2018年高考物理大一轮复习第13章热学配套教案20171012131
2018高考物理大一轮复习课件:第十三单元 选修3-3 13-3

(2)如图甲所示,在 A→B 和 D→A 的过程中,气体放出的热 量分别为 4 J 和 20 J.在 B→C 和 C→D 的过程中,气体吸收的 热量分别为 20 J 和 12 J.求气体完成一次循环对外界所做的功.
【答案】 (1)不变 ① (2)8 J 【解析】 (1)B→C 过程中由于气体分子总数不变,体积也 不变,因此单位体积中的气体分子数目也不变.根据理想气体状 态方程可得 TA<TD,而温度又是分子平均动能的标志,由图像可 看出,图线①表示速率较小的分子数目多,也就是分子平均动能 较小,所以图线①对应状态 A. (2)完成一次循环气体内能不变,则ΔU=0,吸收的热量 Q =(20+12-4-20) J=8 J,由热力学第一定律ΔU=Q+W 得, W=-8 J,气体对外做功 8 J.
A.气体吸热后温度一定升高
()
B.对气体做功可以改变其内能
C.理想气体等压膨胀过程一定放热
D.热量不可能自发地从低温物体传到高温物体
E.如果两个系统分别与状态确定的第三个系统达到热平衡,
那么这两个系统彼此之间也必定达到热平衡
【答案】 BDE 【解析】 气体吸热,若同时对外做功,则温度可能降低, 故选项 A 错误;改变气体的内能的方式有两种:做功和热传递, 故选项 B 正确;理想气体等压膨胀过程是吸热过程,故选项 C 错误;根据热力学第二定律,热量不可能自发地从低温物体传到 高温物体,故选项 D 正确;如果两个系统分别与状态确定的第三 个系统达到热平衡,那么这两个系统彼此之间也一定达到热平 衡,否则就不会与第三个系统达到热平衡,故 E 项正确.
根据热力学定律,下列说法中正确的是( ) A.电冰箱的工作过程表明,热量可以从低温物体向高温物 体传递 B.空调机在制冷过程中,从室内吸收的热量少于向室外放 出的热量 C.科技的进步可以使内燃机成为单一热源的热机 D.对能源的过度消耗使自然界的能量不断减少,形成“能 源危机”
高考物理一轮复习 第十三章 热学 第1节 分子动理论 内能教案 鲁科版-鲁科版高三全册物理教案

第十三章热学2018级某某省普通高中教学指导意见与2021年选择考预测内容标准1.认识分子动理论的基本观点,知道其实验依据.知道阿伏伽德罗常数的意义.2.了解分子运动速率的统计分布规律.认识温度是分子平均动能的标志.理解内能的概念.3.用分子动理论和统计观点解释气体压强.4.通过调查,了解日常生活中表现统计规律的事例.5.通过实验,了解气体实验定律,知道理想气体模型.用分子动理论和统计观点解释气体压强和气体实验定律.6.通过有关史实,了解热力学第一定律和能量守恒定律的发现过程.体会科学探索中的挫折和失败对科学发现的意义.7.认识热力学第一定律.理解能量守恒定律.用能量守恒观点解释自然现象.体会能量守恒定律是最基本、最普遍的自然规律之一.8.通过自然界中宏观过程的方向性,了解热力学第二定律.实验:用油膜法估测分子的大小选择考预测3考查2个题目,在全国卷中都是(1小1大,即一题选择、一题计算),而在某某卷中则两题都是选择题,为了33和34的等值评价,某某卷的两个选择题属于容易题,难度都在0.5以上.2021年选择性考试改为某某本省自主命题且实行单科考试后,考试时长和试题题量均会相应增加,选修33和3 4 都变成必考题.预计2021年的考试中,分子动理论、气体实验定律、气体状态变化的图象及热力学第一定律等知识,必定出现在试题中,题型一般以选择题形式出现,通常一个题目中同时考查多个知识点,考查的知识面较大,但难度小.而气体实验定律中“气缸模型”“液柱模型”“充(放)气模型”等,有可能与物体平衡问题结合出现在计算题中.实验“油膜法估测分子的大小”可不做深入挖掘.[全国卷考情分析]——供老师参考考点内容要求高考(全国卷)三年命题情况对照分析2017 2018 2019分子动理论的基本观点和实验依据ⅠⅠ卷T33(1):气体热现象的微观解释T33(2):活塞封闭的两部分气体的状态变化Ⅱ卷T33(1):内能、热力学第一定律T33(2):热气球的受力平衡Ⅲ卷T33(1):p V图象、热力学第一定律T33(2):水银封闭气体的状态变化Ⅰ卷T33(1):T V图象、内能、热力学第一定律T33(2):玻意耳定律、关联气体的状态变化Ⅱ卷T33(1):实际气体的内能T33(2):活塞与气缸封闭气体的等容、等压变化Ⅲ卷T33(1):p V图象、热力学定律T33(2):水银柱封闭关联气体的等温变化Ⅰ卷T33(1):热力学第一定律T33(2):变质量问题Ⅱ卷T33(1):理想气体状态方程、p V图象T33(2):气缸内气体的动态变化与平衡问题Ⅲ卷T33(1):用油膜法估测分子大小T33(2):理想气体状态方程应用阿伏伽德罗常数Ⅰ气体分子运动速率的统计分布Ⅰ温度、内能Ⅰ气体实验定律Ⅱ理想气体Ⅰ热力学第一定律Ⅰ能量守恒定律Ⅰ热力学第二定律Ⅰ中学物理中涉及的国际单位制的基本单位和其他单位,例如摄氏度、标准大气压(说明:知道国际单位制中规定的单位符号)Ⅰ实验:用油膜法估测分子的大小第1节分子动理论内能一、分子动理论的基本内容(1)分子很小①分子直径的数量级为10-10 m.②质量数量级为10-27~10-25 kg.(2)阿伏伽德罗常数①1 mol的任何物质都含有相同的粒子数,通常可取N A=6.02×1023mol-1.②阿伏伽德罗常数是联系宏观物理量和微观物理量的桥梁.(1)扩散现象并不是外界作用引起的,也不是化学反应的结果,而是由物质分子的无规则运动越高,扩散越快.(2)布朗运动①布朗运动是固体颗粒的运动,反映了液体内部分子的无规则运动.②微粒越小,布朗运动越明显;温度越高,布朗运动越剧烈.(3)热运动:分子永不停息的无规则运动叫做热运动.分子的无规则运动和温度有关,温度越高,分子无规则运动越剧烈.(1)引力和斥力同时存在,都随距离的增大而减小,斥力变化更快.(2)分子力的特点①r=r0时(r0的数量级为10-10 m),f引=f斥,分子力f=0;②r<r0时,f引<f斥,分子力f表现为斥力;③r>r0时,f引>f斥,分子力f表现为引力;④r>10r0时,分子力很弱,可以忽略不计.二、温度和物体的内能一切达到热平衡的系统都具有相同的温度.2.两种温标:摄氏温标和热力学温标.关系:T=t+273K.(1)分子热运动的平均动能是所有分子的动能的平均值,温度是分子热运动的平均动能的标志.(2)分子热运动的总动能是物体内所有分子热运动动能的总和.(1)意义:由于分子间存在着分子力,所以分子具有由它们的相对位置决定的能.(2)分子势能的决定因素①微观上:决定于分子间距离.②宏观上:决定于体积.(1)概念理解:物体中所有分子热运动的动能和分子势能的总和,是状态量.(2)决定因素:对于给定的物体,其内能大小由物体的温度和体积决定,即由物体内部状态决定.(3)影响因素:物体的内能与物体的位置高低、运动速度大小无关.(4)改变物体内能的两种方式:做功和热传递.(1)布朗运动是液体分子的无规则运动.( ×)(2)1 g水含的水分子数与1 g水蒸气含的水分子数相等.( √)(3)分子间的引力和斥力都随分子间距的增大而增大.( ×)(4)分子动能指的是由于分子定向移动具有的能.( ×)(5)分子间存在分子势能,随着分子间距离增大分子势能增大.( ×)(6)内能相同的物体,它们的分子平均动能一定相同.( ×)2.根据分子动理论,下列说法正确的是( D)B.显微镜下观察到的墨水中的小碳粒所做的不停的无规则运动,就是分子的运动D.分子势能随着分子间距离的增大,可能先减小后增大解析:由于气体分子的间距大于分子直径,故气体分子的体积小于气体的摩尔体积与阿伏伽德罗常数之比,故A错误;显微镜下观察到的墨水中的小碳粒所做的不停的无规则运动,是布朗运动,它是分子无规则运动的体现,但不是分子的运动,故B错误;若分子间距离从平衡位置开始增大,则引力与斥力的合力先增大后减小,故C错误;若分子间距是从小于平衡距离开始变化,则分子力先做正功再做负功,故分子势能先减小后增大,故D正确.3.(2019·延庆一模)飞机从地面由静止起飞,随后在高空飞行,乘客小明随身携带了一个茶杯,以下说法中正确的是( D)A.飞机飞行的速度越大,组成茶杯的分子平均动能越大B.飞机飞行的高度越高,组成茶杯的分子势能越大C.倒入热水后的茶杯温度升高,组成茶杯的每个分子速率都会增大D.倒入热水后的茶杯温度越高,组成茶杯的分子热运动越剧烈解析:飞机飞行速度大,高度高,机械能大,而微观粒子的分子动能和分子势能与宏观物体的机械能无关,选项A,B错误;温度是分子平均动能的标志,倒入热水后的茶杯温度升高,组成茶杯的分子平均速率会增大,但并非每个分子的速率都增大,选项C错误;温度高,分子热运动剧烈,选项D正确.4.(2019·某某奉贤一模)下列现象能说明分子间存在斥力的是( A)解析:液体难被压缩,是由于分子间存在斥力,故A正确;将破碎的玻璃用力挤在一起,却不能将它们粘合在一起,是由于分子之间的距离较大,引力比较小,不能说明分子之间存在斥力,故B错误;气体压缩要用力,是由于气体压强的原因,不能说明分子间存在斥力,故C 错误;用斧子花很大的力气才能把柴劈开,说明分子间存在引力而不是斥力,故D 错误.考点一 微观量的估算分子体积V 0、分子直径d 、分子质量m 0.物体的体积V 、摩尔体积V mol 、物体的质量m 、摩尔质量M 、物质的密度ρ.(1)一个分子的质量:m 0=AM N . (2)一个分子的体积:V 0=mol A V N =AMN ,对于气体,分子间的距离比较大,V 0表示气体分子占据的空间.(3)物质含有的分子数:N=m M N A =mol V V N A .(1)固体和液体:固体、液体分子一个一个紧密排列,可将分子看成球体或立方体,如图所示.分子间距等于球体的直径或立方体的棱长,球体分子模型直径d=036πV ,立方体分子模型棱长d=30V .(2)气体:气体分子不是一个一个紧密排列的,它们之间的距离很大,所以利用d=30V 算出的不是分子直径,而是气体分子间的平均距离.[例1] 很多轿车中设有安全气囊以保障驾乘人员的安全.轿车在发生一定强度的碰撞时,利用叠氮化钠(NaN 3)爆炸产生的气体(假设都是N 2)充入气囊.若氮气充入后安全气囊的容积V=56 L,囊中氮气密度ρ=2.5 kg/m 3,已知氮气摩尔质量M=0.028 kg/mol,阿伏伽德罗常数N A =6×1023mol -1.试估算:(1)囊中氮气分子的总个数N;(2)囊中氮气分子间的平均距离.(结果保留一位有效数字) 解析:(1)设N 2的物质的量为n,则n=VMρ氮气分子的总个数N=n·N A =VMρN A代入数据得N=3×1024(个). (2)每个分子所占的空间V 0=V N设分子间平均距离为a,则有V 0=a 3, 即a=30V =代入数据得a≈0.3×10-10m. 答案:(1)3×1024个 (2)0.3×10-10m微观量估算注意事项(1)微观量的估算应利用阿伏伽德罗常数,依据分子数N 与物质的量n 之间的关系N=n·N A ,并结合密度公式进行分析计算.(2)对液体、固体物质可忽略分子之间的间隙;对气体物质分子之间的距离远大于分子大小,气体的体积与分子数比值不等于气体分子的体积,仅表示一个气体分子平均占据的空间大小.题组训练m,密度为ρ,则该气体单位体积分子数为(阿伏伽德罗常数为N A )( ABC )A.AmN V B.mMmV C.AN Mρ D.AN mρ解析:1摩尔该气体的体积为V m ,则单位体积分子数为n=AmN V ,气体的摩尔质量为M,分子质量为m,则1 mol 气体的分子数为N A =Mm,可得n=m M mV ,单位体积的质量等于单位体积乘以密度,质量除以摩尔质量等于摩尔数,则有n=AN Mρ,故D 错误,A,B,C 正确.2.(多选)钻石是首饰和高强度钻头、刻刀等工具中的主要材料,设钻石的密度为ρ(单位为kg/m 3),摩尔质量为M(单位为g/mol),阿伏伽德罗常数为N A .已知1克拉=,则( AC )A 0.2aN M AaN M33A 610πM N ρ-⨯(单位为m)A 6πMN ρ(单位为m) 解析:a 克拉钻石物质的量为n=,所含分子数为N=nN A =,选项A 正确,B 错误;钻石的摩尔体积V=310M ρ-⨯(单位为m 3/mol),每个钻石分子的体积为V 0=A V N =3A 10M N ρ-⨯,设钻石分子的直径为d,则V 0=34π()32d ,联立解得33A 610πM N ρ-⨯(单位为m),选项C 正确,D 错误.考点二 布朗运动与分子热运动扩散现象、布朗运动与热运动的比较 扩散现象布朗运动热运动活动主体分子固体微小颗粒分子区别是分子的运动,发生在固体、液体、气体任何两种物质之间是比分子大得多的颗粒的运动,只能在液体、气体中发生是分子的运动,不能通过光学显微镜直接观察到共同 点 (1)都是无规则运动;(2)都随温度的升高而变得更加剧烈联系扩散现象、布朗运动都反映了分子做无规则的热运动[例2] (2019·某某某某模拟改编)如图所示,是关于布朗运动的实验,下列说法正确的是( D )C.实验中可以看到,微粒越大,布朗运动越明显D.实验中可以看到,温度越高,布朗运动越剧烈解析:图中记录的是每隔若干时间微粒位置的连线,不是微粒的运动轨迹,也不是分子无规则运动的情况,且在此段时间内微粒的运动情况不得而知,虽然图示所反映的不是微粒的轨迹,但却可以看出其运动的无规则性,做布朗运动的微粒都很小,微粒做布朗运动的根本原因是各个方向的液体分子对它的碰撞不平衡,因此,只有微粒越小、温度越高时液体分子对它的碰撞越不平衡,布朗运动才越剧烈,选项D正确.扩散现象与布朗运动的本质区别(1)扩散现象直接反映了分子的无规则运动,并且可以发生在固体、液体和气体任何两种物质之间.(2)布朗运动不是分子的运动,也不能直接观察分子的无规则运动,而是用悬浮的固体小颗粒的无规则运动来反映液体分子的无规则运动.[针对训练] (2015·全国Ⅱ卷,33,改编)(多选)关于扩散现象,下列说法正确的是( ACD) A.温度越高,扩散进行得越快D.扩散现象在气体、液体和固体中都能发生解析:扩散现象是分子无规则热运动的反映,C正确;温度越高,分子热运动越剧烈,扩散越快,A 正确;气体、液体、固体的分子都在不停地进行着热运动,扩散现象在气体、液体和固体中都能发生,D正确;在扩散现象中,分子本身结构没有发生变化,不属于化学反应,B错误.考点三分子力、分子势能与分子间距离的关系分子力及分子势能比较分子力f 分子势能E p 图象随分子间距离的变化情况r<r0f随r增大而减小,表现为斥力r增大,f做正功,E p减小r>r0r增大,f先增大后减小,表现为引力r增大,f做负功,E p增大r=r0f引=f斥,f=0 E p最小,但不为零r>10r0引力和斥力都很微弱,f=0E p=0[例3](2019·某某某某模拟)(多选)将一个分子P固定在O点,另一个分子Q从图中的A点由静止释放,两分子之间的作用力与间距关系的图象如图所示,则下列说法正确的是( BCD )A.分子Q由A运动到C的过程中,先加速再减速D.分子Q由A点释放后运动到C点左侧的过程中,加速度先增大后减小再增大解析:分子Q由A运动到C的过程中,一直受引力作用,速度一直增大,动能增加,分子势能减少,在C点的分子势能最小,选项A错误,B正确;分子Q在C点时受到的分子力为零,故在C点时的加速度大小为零,选项C正确;分子Q由A点释放后运动到C点过程中,受到先增大后减小的引力,然后再向C点左侧运动时则受到逐渐增大的斥力,故加速度先增大后减小再增大,选项D正确.(1)分子势能在平衡位置有最小值,无论分子间距离如何变化,靠近平衡位置,分子势能减小,反之增大.(2)判断分子势能的变化有两种方法①看分子力的做功情况.②直接由分子势能与分子间距离的关系图线判断,但要注意其和分子力与分子间距离的关系图线的区别.题组训练1.p随分子间距离r变化的图象,取r趋近于无穷大时E p为零.通过功能关系可以从分子势能的图象中得到有关分子力的信息,则下列说法正确的是( D)A.假设将两个分子从间距为r=r2处释放,它们将相互远离B.假设将两个分子从间距为r=r2处释放,它们将相互靠近C.假设将两个分子从间距为r=r1处释放,它们的加速度先增大后减小D.假设将两个分子从间距为r=r1处释放,当r=r2时它们的速度最大解析:由图可知,两个分子从间距为r=r2处的分子势能最小,则分子之间的距离为平衡距离,分子之间的作用力恰好为0.结合分子之间的作用力的特点可知,当分子间距离等于平衡距离时,分子力为零,分子势能最小,所以假设将两个分子从间距为r=r2处释放,它们既不会相互远离,也不会相互靠近,故A,B错误;由于r1<r2,可知分子在间距为r=r1处时分子之间的作用力表现为斥力,释放后分子之间的距离将增大,分子力减小,加速度减小,分子力做正功,分子的速度增大;当分子之间的距离大于r2时,分子之间的作用力表现为引力,随距离的增大,分子力做负功,分子的速度减小,所以当间距为r=r2时它们的速度最大,故C错误,D正确.2.(2019·某某某某质检改编)(多选)分子力F与分子间距离r的关系如图所示,曲线与横轴交点的坐标为r0,两个相距较远的分子仅在分子力作用下由静止开始运动,直至不能再靠近.在此过程中,下列说法正确的是( AC)A.r=r0时,分子动能最大B.r=r0时,分子势能最大C.r>r0阶段,F做正功,分子动能增加,分子势能减小D.r<r0阶段,F做负功,分子动能减小,分子势能减小解析:r>r0阶段,分子力表现为引力,且由图象可知,在两分子相互靠近的过程中,F先增大后减小;在两分子相互靠近的过程中,分子力做正功,分子动能增加,分子势能减小;在r<r0阶段,分子力表现为斥力,在两分子相互靠近的过程中,分子力做负功,分子动能减小,分子势能增加;在r=r0时,分子势能最小,分子动能最大.故A,C正确,B,D错误.考点四物体的内能[例4] (2018·全国Ⅱ卷,33,改编)(多选)对于实际的气体,下列说法正确的是( BCD ) C.气体的体积变化时,其内能可能不变解析:气体的内能不考虑气体自身重力的影响,故气体的内能不包括气体分子的重力势能,选项A错误;实际气体的内能包括气体的分子动能和分子势能两部分,选项B,D正确;气体体积变化时,分子势能发生变化,气体温度也可能发生变化,但分子势能和分子动能的和可能不变,选项C正确.[针对训练] (2019·某某六校联考改编)关于内能,下列说法正确的是( D)A.若把氢气和氧气看成理想气体,则具有相同体积、相同质量和相同温度的氢气和氧气内能相等0 ℃水的分子势能比0 ℃冰的分子势能小C.物体吸收热量后,内能一定增加100 ℃的水吸收热量后变成100 ℃的水蒸气,则吸收的热量大于增加的内能解析:具有相同体积、相同质量和相同温度的氢气和氧气,分子的平均动能相等,氢气分子数较多,内能较大,选项A错误;相同质量的0 ℃的水和0 ℃的冰的温度相同,分子平均动能相同,由于0 ℃的冰需要吸收热量才能融化为0 ℃的水,根据能量守恒定律,一定质量的0 ℃ 的水的分子势能比0 ℃的冰的分子势能大,选项B错误;根据热力学第一定律,物体吸收热量,若同时对外做功,其内能不一定增加,选项C错误;一定质量的100 ℃ 的水吸收热量后变成100 ℃的水蒸气,由于体积增大,对外做功,根据热力学第一定律,吸收的热量等于气体对外做的功和增加的内能,所以吸收的热量大于增加的内能,选项D正确.1.(2017·卷,13)以下关于热运动的说法正确的是( C)A.水流速度越大,水分子的热运动越剧烈B.水凝结成冰后,水分子的热运动停止C.水的温度越高,水分子的热运动越剧烈D.水的温度升高,每一个水分子的运动速率都会增大解析:温度是分子平均动能的标志,温度越高,分子的平均动能越大,分子运动越剧烈,但并不是每个分子的运动速率都会增大,故选项C正确,D错误;水分子的热运动剧烈程度只与温度有关,与水流速度无关,选项A错误;分子永不停息地做无规则运动,选项B错误.2.(2018·卷,14)关于分子动理论,下列说法正确的是( C)解析:在其他条件不变的情况下,温度越高,气体扩散得越快,选项A错误;布朗运动是颗粒的运动,从侧面反映了液体分子的无规则运动,选项B错误;分子间同时存在着引力和斥力,选项C 正确;分子间的引力总是随着分子间距的增大而减小,选项D错误.3.(2012·某某卷,29)关于热力学定律和分子动理论,下列说法正确的是( D)A.一定量气体吸收热量,其内能一定增大C.若两分子间距离增大,分子势能一定增大D.若两分子间距离减小,分子间引力和斥力都增大解析:改变内能的方式有热传递和做功,如果吸热比对外做功要少得话,物体的内能会减小,所以A错误;在引起变化的条件下,热量可以从低温物体传给高温物体,如空调等,所以B错误;在分子力为斥力时距离增大,分子势能减小,C错误;D正确.4.(2013·某某卷,29)下列四幅图中,能正确反映分子间作用力f和分子势能E p随分子间距离r变化关系的图线是( B)解析:当r<r0时,分子力表现为斥力,随分子间距离r增大,分子势能E p减小.当r>r0时,分子力表现为引力,随分子间距离r增大,分子势能E p增大.当r=r0时,分子力为零,此时分子势能最小.故选项B正确.。
推荐K122018年高考物理大一轮复习第13章热学配套教案

十三热学第1节分子动理论内能一、分子动理论1.物体是由大量分子组成的(1)分子模型:主要有两种模型,固体与液体分子通常用球体模型,气体分子通常用立方体模型.(2)分子的大小①分子直径:数量级是10-10 m;②分子质量:数量级是10-26 kg;③测量方法:油膜法.(3)阿伏加德罗常数1 mol任何物质所含有的粒子数,N A=6.02×1023 mol-1.2.分子热运动分子永不停息的无规则运动.(1)扩散现象相互接触的不同物质彼此进入对方的现象.温度越高,扩散越快,可在固体、液体、气体中进行.(2)布朗运动悬浮在液体(或气体)中的微粒的无规则运动,微粒越小,温度越高,布朗运动越显著.3.分子力分子间同时存在引力和斥力,且都随分子间距离的增大而减小,随分子间距离的减小而增大,但总是斥力变化得较快.二、内能1.分子平均动能(1)所有分子动能的平均值.(2)温度是分子平均动能的标志.2.分子势能由分子间相对位置决定的能,在宏观上分子势能与物体体积有关,在微观上与分子间的距离有关.3.物体的内能(1)内能:物体中所有分子的热运动动能与分子势能的总和.(2)决定因素:温度、体积和物质的量.三、温度1.意义:宏观上表示物体的冷热程度(微观上标志物体中分子平均动能的大小).2.两种温标(1)摄氏温标t:单位℃,在1个标准大气压下,水的冰点作为0 ℃,沸点作为100 ℃,在0 ℃~100 ℃之间等分100份,每一份表示1 ℃.(2)热力学温标T:单位K,把-273.15 ℃作为0 K.(3)就每一度表示的冷热差别来说,两种温度是相同的,即ΔT=Δt.只是零值的起点不同,所以二者关系式为T=t+273.15.(4)绝对零度(0 K),是低温极限,只能接近不能达到,所以热力学温度无负值.[自我诊断]1.判断正误(1)质量相等的物体含有的分子个数不一定相等.(√)(2)组成物体的每一个分子运动是有规律的.(×)(3)布朗运动是液体分子的运动.(×)(4)分子间斥力随分子间距离的减小而增大,但分子间引力却随分子间距离的减小而减小.(×)(5)内能相同的物体,温度不一定相同.(√) (6)分子间无空隙,分子紧密排列.(×)2.(多选)墨滴入水,扩而散之,徐徐混匀.关于该现象的分析正确的是( ) A .混合均匀主要是由于碳粒受重力作用B .混合均匀的过程中,水分子和碳粒都做无规则运动C .使用碳粒更小的墨汁,混合均匀的过程进行得更迅速D .墨汁的扩散运动是由于碳粒和水分子发生化学反应引起的解析:选BC.根据分子动理论的知识可知,最后混合均匀是扩散现象,水分子做无规则运动,碳粒做布朗运动,由于布朗运动的剧烈程度与颗粒大小和温度有关,所以使用碳粒更小的墨汁,布朗运动会更明显,则混合均匀的过程进行得更迅速,故选B 、C.3.关于物体的内能,以下说法正确的是( ) A .不同物体,温度相等,内能也相等 B .所有分子的势能增大,物体内能也增大C .温度升高,分子平均动能增大,但内能不一定增大D .只要两物体的质量、温度、体积相等,两物体的内能一定相等解析:选 C.不同物体,温度相等,分子平均动能相等,分子动能不一定相等,不能说明内能也相等,A 错误;所有分子的势能增大,不能反映分子动能如何变化,不能确定内能也增大,B 错误;两物体的质量、温度、体积相等,但其物质的量不一定相等,不能得出内能相等,D 错误,C 正确.考点一 宏观量与微观量的计算1.微观量:分子体积V 0、分子直径d 、分子质量m 0.2.宏观量:物体的体积V 、摩尔体积V m 、物体的质量m 、摩尔质量M 、物体的密度ρ. 3.关系(1)分子的质量:m 0=M N A =ρV mN A .(2)分子的体积:V 0=V m N A =MρN A.(3)物体所含的分子数:N =VV m ·N A =mρV m·N A或N =m M·N A =ρVM·N A .4.分子的两种模型(1)球体模型直径d = 36V 0π.(常用于固体和液体)(2)立方体模型边长d =3V 0.(常用于气体)对于气体分子,d =3V 0的值并非气体分子的大小,而是两个相邻的气体分子之间的平均距离.1.(多选)若以μ表示水的摩尔质量,V 表示在标准状态下水蒸气的摩尔体积,ρ表示在标准状态下水蒸气的密度,N A 表示阿伏加德罗常数,m 、v 分别表示每个水分子的质量和体积,下面关系正确的是( )A .N A =ρVmB .ρ=μN A vC .ρ<μN A vD .m =μN A解析:选ACD.由于μ=ρV ,则N A =μm =ρV m ,变形得m =μN A,故A 、D 正确;由于分子之间有空隙,所以N A v <V ,水的密度为ρ=μV <μN A v,故C 正确,B 错误.2.(多选)已知铜的摩尔质量为M (kg/mol),铜的密度为ρ(kg/m 3),阿伏加德罗常数为N A (mol -1).下列判断正确的是( )A .1 kg 铜所含的原子数为N A MB .1 m 3铜所含的原子数为MN AρC .1个铜原子的质量为M N A(kg) D .1个铜原子的体积为MρN A(m 3)解析:选ACD.1 kg 铜所含的原子数N =1M N A =N A M,A 正确;同理,1 m 3铜所含的原子数N=ρM N A =ρN A M ,B 错误;1个铜原子的质量m 0=M N A (kg),C 正确;1个铜原子的体积V 0=m 0ρ=M ρN A (m 3),D 正确.3.(2016·陕西西安二模)目前专家们正在研究二氧化碳的深海处理技术.实验发现,在水深300 m 处,二氧化碳将变成凝胶状态,当水深超过2 500 m 时,二氧化碳会浓缩成近似固体的硬胶体.设在某状态下二氧化碳气体的密度为ρ,摩尔质量为M ,阿伏加德罗常数为N A ,将二氧化碳分子看成直径为D 的球⎝ ⎛⎭⎪⎫球的体积公式V 球=16πD 3,则在该状态下体积为V 的二氧化碳气体变成硬胶体后体积为________.解析:二氧化碳气体变成硬胶体后,可以看成是分子一个个紧密排列在一起的,故体积为V 的二氧化碳气体质量为m =ρV ;所含分子数为n =m MN A =ρVMN A ;变成硬胶体后体积为V ′=n ·16πD 3=πρVN A D 36M.答案:πρVN A D 36M在进行微观量与宏观量之间的换算的两点技巧(1)正确建立分子模型:固体和液体一般建立球体模型,气体一般建立立方体模型. (2)计算出宏观量所含物质的量,通过阿伏加德罗常数进行宏观量与微观量的转换与计算.考点二 布朗运动与分子热运动1.(多选)关于扩散现象,下列说法正确的是( ) A .温度越高,扩散进行得越快B .扩散现象是不同物质间的一种化学反应C .扩散现象是由物质分子无规则运动产生的D .扩散现象在气体、液体和固体中都能发生E.液体中的扩散现象是由于液体的对流形成的解析:选ACD.扩散现象与温度有关,温度越高,扩散进行得越快,选项A正确.扩散现象是由于分子的无规则运动引起的,不是一种化学反应,选项B错误、选项C正确、选项E错误.扩散现象在气体、液体和固体中都能发生,选项D正确.2.关于布朗运动,下列说法正确的是( )A.布朗运动就是液体分子的无规则运动B.布朗运动就是悬浮微粒的固体分子的无规则运动C.气体分子的运动是布朗运动D.液体中的悬浮微粒越大,布朗运动就越不明显解析:选 D.布朗运动是悬浮在液体中的固体颗粒的无规则运动,是液体分子无规则运动的表现,A、B错误.气体分子的运动不是布朗运动,C错误.布朗运动的剧烈程度与液体的温度以及颗粒的大小有关,液体中的悬浮微粒越大,布朗运动就越不明显,D正确.3.(多选)下列哪些现象属于热运动( )A.把一块平滑的铅板叠放在平滑的铝板上,经相当长的一段时间再把它们分开,会看到与它们相接触的面都变得灰蒙蒙的B.把胡椒粉末放入菜汤中,最后胡椒粉末会沉在汤碗底,但我们喝汤时尝到了胡椒的味道C.含有泥沙的水经一定时间会变澄清D.用砂轮打磨而使零件温度升高解析:选ABD.热运动在微观上是指分子的运动,如扩散现象,在宏观上表现为温度的变化,如“摩擦生热”、物体的热传递等,而水变澄清的过程是泥沙在重力作用下的沉淀,不是热运动,C错误.区别布朗运动与热运动应注意以下两点(1)布朗运动并不是分子的热运动.(2)布朗运动可通过显微镜观察,分子热运动不能用显微镜直接观察.考点三分子力、分子力做功和分子势能分子力和分子势能随分子间距变化的规律如下:[典例] (2016·东北三省三市联考)(多选)分子力比重力、引力等要复杂得多,分子势能跟分子间的距离的关系也比较复杂.图示为分子势能与分子间距离的关系图象,用r 0表示分子引力与分子斥力平衡时的分子间距,设r →∞时,E p =0,则下列说法正确的是( )A .当r =r 0时,分子力为零,E p =0B .当r =r 0时,分子力为零,E p 为最小C .当r 0<r <10r 0时,E p 随着r 的增大而增大D .当r 0<r <10r 0时,E p 随着r 的增大而减小 E .当r <r 0时,E p 随着r 的减小而增大解析 由E p -r 图象可知,r =r 0时,E p 最小,再结合F -r 图象知此时分子力为0,则A 项错误,B 项正确;结合F -r 图象可知,在r 0<r <10r 0内分子力表现为引力,在间距增大过程中,分子引力做负功分子势能增大,则C 项正确,D 项错误;结合F -r 图象可知,在r <r 0时分子力表现为斥力,在间距减小过程中,分子斥力做负功,分子势能增大,则E 项正确.答案 BCE判断分子势能变化的两种方法(1)利用分子力做功判断分子力做正功,分子势能减小;分子力做负功,分子势能增加.(2)利用分子势能E p与分子间距离r的关系图线判断如图所示,仅受分子力作用,分子动能和势能之和不变,根据E p变化可判知E k变化.而E p变化根据图线判断.但要注意此图线和分子力与分子间距离的关系图线形状虽然相似,但意义不同,不要混淆.1.(2016·海口模拟)(多选)两分子间的斥力和引力的合力F与分子间距离r的关系如图中曲线所示,曲线与r轴交点的横坐标为r0.相距很远的两分子在分子力作用下,由静止开始相互接近.若两分子相距无穷远时分子势能为零,下列说法正确的是( ) A.在r>r0阶段,F做正功,分子动能增加,势能减小B.在r<r0阶段,F做负功,分子动能减小,势能也减小C.在r=r0时,分子势能最小,动能最大D.在r=r0时,分子势能为零E.分子动能和势能之和在整个过程中不变解析:选ACE.由E p-r图可知:在r>r0阶段,当r减小时F做正功,分子势能减小,分子动能增加,故A正确;在r<r0阶段,当r减小时F做负功,分子势能增加,分子动能减小,故B错误;在r=r0时,分子势能最小,但不为零,动能最大,故C正确,D错误;在整个相互接近的过程中,分子动能和势能之和保持不变,故E正确.2.(2016·山东烟台二模)(多选)两个相距较远的分子仅在分子力作用下由静止开始运动,直至不再靠近.在此过程中,下列说法正确的是( )A.分子力先增大,后一直减小B.分子力先做正功,后做负功C.分子动能先增大,后减小D .分子势能先增大,后减小E .分子势能和动能之和不变解析:选BCE.两分子从较远靠近的过程分子力先表现为引力且先增大后减小,到平衡位置时,分子力为零,之后再靠近分子力表现为斥力且越来越大,A 选项错误;分子力先做正功后做负功,B 选项正确;分子势能先减小后增大,动能先增大后减小,C 选项正确、D 选项错误;只有分子力做功,分子势能和分子动能相互转化,总和不变,E 选项正确.考点四 实验:用油膜法估测分子大小1. 实验原理:利用油酸酒精溶液在平静的水面上形成单分子油膜,将油酸分子看作球形,测出一定体积油酸溶液在水面上形成的油膜面积,用d =VS计算出油膜的厚度,其中V 为一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积,S 为油膜面积,这个厚度就近似等于油酸分子的直径.2.实验器材:盛水浅盘、滴管(或注射器)、试剂瓶、坐标纸、玻璃板、痱子粉(或细石膏粉)、油酸酒精溶液、量筒、彩笔.3.实验步骤:(1)取1 mL(1 cm 3)的油酸溶于酒精中,制成200 mL 的油酸酒精溶液.(2)往边长为30~40 cm 的浅盘中倒入约2 cm 深的水,然后将痱子粉(或细石膏粉)均匀地撒在水面上.(3)用滴管(或注射器)向量筒中滴入n 滴配制好的油酸酒精溶液,使这些溶液的体积恰好为1 mL ,算出每滴油酸酒精溶液的体积V 0=1nmL.(4)用滴管(或注射器)向水面上滴入一滴配制好的油酸酒精溶液,油酸就在水面上慢慢散开,形成单分子油膜.(5)待油酸薄膜形状稳定后,将一块较大的玻璃板盖在浅盘上,用彩笔将油酸薄膜的形状画在玻璃板上.(6)将画有油酸薄膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上,算出油酸薄膜的面积.(7)据油酸酒精溶液的浓度,算出一滴溶液中纯油酸的体积V ,据一滴油酸的体积V 和薄膜的面积S ,算出油酸薄膜的厚度d =V S,即为油酸分子的直径.比较算出的分子直径,看其数量级(单位为m)是否为10-10m ,若不是10-10m 需重做实验.4.实验时应注意的事项:(1)油酸酒精溶液的浓度应小于11 000.(2)痱子粉的用量不要太大,并从盘中央加入,使粉自动扩散至均匀.(3)测1滴油酸酒精溶液的体积时,滴入量筒中的油酸酒精溶液的体积应为整毫升数,应多滴几毫升,数出对应的滴数,这样求平均值误差较小.(4)浅盘里水离盘口面的距离应较小,并要水平放置,以便准确地画出薄膜的形状,画线时视线应与板面垂直.(5)要待油膜形状稳定后,再画轮廓.(6)利用坐标纸求油膜面积时,以边长为1 cm的正方形为单位,计算轮廓内正方形的个数,不足半个的舍去.大于半个的算一个.5.可能引起误差的几种原因:(1)纯油酸体积的计算引起误差.(2)油膜面积的测量引起的误差主要有两个方面:①油膜形状的画线误差;②数格子法本身是一种估算的方法,自然会带来误差.1.(2016·湖北三校联考)在“油膜法估测油酸分子的大小”实验中,有下列实验步骤:①往边长约为40 cm的浅盘里倒入约2 cm深的水,待水面稳定后将适量的痱子粉均匀地撒在水面上.②用注射器将事先配好的油酸酒精溶液滴一滴在水面上,待薄膜形状稳定.③将画有油膜形状的玻璃板平放在坐标纸上,计算出油膜的面积,根据油酸的体积和面积计算出油酸分子直径的大小.④用注射器将事先配好的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中,记下量筒内每增加一定体积时的滴数,由此计算出一滴油酸酒精溶液的体积.⑤将玻璃板放在浅盘上,然后将油膜的形状用彩笔描绘在玻璃板上.完成下列填空:(1)上述步骤中,正确的顺序是_____.(填写步骤前面的数字)(2)将1 cm3的油酸溶于酒精,制成300 cm3的油酸酒精溶液,测得1 cm3的油酸酒精溶液有50滴.现取一滴该油酸酒精溶液滴在水面上,测得所形成的油膜的面积是0.13 m2.由此估算出油酸分子的直径为________ m.(结果保留1位有效数字)解析:(1)依据实验顺序,首先配置混合溶液,然后在浅盘中放水和痱子粉,将一滴溶液滴入浅盘中,将玻璃板放在浅盘上获取油膜形状,最后用已知边长的坐标纸上的油膜形状来计算油膜的总面积,故正确的操作顺序为④①②⑤③;(2)一滴油酸酒精溶液的体积为V=1 cm3300×50=SD,其中S=0.13 m2,故油酸分子直径D =V S =1×10-6m 3300×50×0.13 m 2=5×10-10m. 答案:(1)④①②⑤③ (2)5×10-102.(1)现有按酒精与油酸的体积比为m ∶n 配制好的油酸酒精溶液,用滴管从量筒中取体积为V 的该种溶液,让其自由滴出,全部滴完共N 滴.把一滴这样的溶液滴入盛水的浅盘中,由于酒精溶于水,油酸在水面上展开,稳定后形成单分子油膜的形状如图所示,已知坐标纸上每个小方格面积为S .根据以上数据可估算出油酸分子直径为d =________;(2)若已知油酸的密度为ρ,阿伏加德罗常数为N A ,油酸的分子直径为d ,则油酸的摩尔质量为________.解析:(1)一滴油酸酒精溶液里含油酸的体积为:V 1=nV m +n N,油膜的总面积为8S ; 则油膜的厚度即为油酸分子直径,即d =V 18S =nV 8S m +n N(2)一个油酸分子的体积:V ′=16πd 3,则油酸的摩尔质量为M =ρN A V ′=16πρN A d 3. 答案:(1)nV 8S m +n N (2)πρN A d 363.在“用油膜法估测分子的大小”的实验中,所用油酸酒精溶液的浓度为每104mL 溶液中有纯油酸6 mL ,用注射器测得1 mL 上述溶液为75滴.把1滴该溶液滴入盛水的浅盘里,待水面稳定后,将玻璃板放在浅盘上,用彩笔在玻璃板上描出油膜的轮廓,再把玻璃板放在坐标纸上,其形状和尺寸如图所示,坐标中正方形方格的边长为1 cm.则(1)油酸薄膜的面积是________cm 2.(2)每滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积是________mL.(取一位有效数字)(3)按以上实验数据估测出油酸分子直径约为________m .(取一位有效数字)解析:(1)根据数方格数的原则“多于半个的算一个,不足半个的舍去”可查出共有115个方格,故油膜的面积:S =115×1 cm 2=115 cm 2.(2)一滴油酸酒精溶液的体积:V ′=175mL ,一滴油酸酒精溶液中含纯油酸的体积: V =6104V ′=8×10-6mL. (3)油酸分子的直径:d =V S =8×10-12115×10-4 m =7×10-10 m. 答案:(1)115±3 (2)8×10-6 (3)7×10-10课时规范训练[基础巩固题组]1.(多选)以下关于分子动理论的说法中正确的是( )A .物质是由大量分子组成的B .-2 ℃时水已经结为冰,部分水分子已经停止了热运动C .随分子间距离的增大,分子势能可能先减小后增大D .分子间的引力与斥力都随分子间距离的增大而减小解析:选ACD.物质是由大量分子组成的,A 正确;分子是永不停息地做无规则运动的,B 错误;在分子间距离增大时,如果先是分子力做正功,后是分子力做负功,则分子势能是先减小后增大的,C 正确;分子间的引力与斥力都随分子间距离的增大而减小,但斥力变化得快,D 正确.2.下列叙述正确的是( )A .只要知道水的摩尔质量和水分子的质量,就可以计算出阿伏加德罗常数B .只要知道气体的摩尔体积和阿伏加德罗常数,就可以算出气体分子的体积C .悬浮在液体中的固体颗粒越大,布朗运动就越明显D .当分子间的距离增大时,分子间的引力变大而斥力减小解析:选A.水的摩尔质量除以水分子的质量就等于阿伏加德罗常数,选项A 正确;气体分子间的距离很大,气体的摩尔体积除以阿伏加德罗常数得到的不是气体分子的体积,选项B 错误;布朗运动与固体颗粒大小有关,颗粒越大,布朗运动越不明显,选项C 错误;当分子间距离增大时,分子间的引力和斥力都减小,选项D 错误.3.(多选)1 g 100 ℃的水和1 g 100 ℃的水蒸气相比较,下列说法正确的是( ) A.分子的平均动能和分子的总动能都相同B.分子的平均动能相同,分子的总动能不同C.内能相同D.1 g 100 ℃的水的内能小于1 g 100 ℃的水蒸气的内能解析:选AD.温度相同则它们的分子平均动能相同;又因为1 g水和1 g水蒸气的分子数相同,因而它们的分子总动能相同,A正确、B错误;当100 ℃的水变成100 ℃的水蒸气时,分子间距离变大,分子力做负功、分子势能增加,该过程吸收热量,所以 1 g 100 ℃的水的内能小于1 g 100 ℃的水蒸气的内能,C错误、D正确.4.(多选)下列关于布朗运动的说法,正确的是( )A.布朗运动是液体分子的无规则运动B.液体温度越高,悬浮粒子越小,布朗运动越剧烈C.布朗运动是由于液体各个部分的温度不同而引起的D.布朗运动是由液体分子从各个方向对悬浮粒子撞击作用的不平衡引起的解析:选BD.布朗运动是悬浮颗粒的无规则运动,A错误.温度越高、颗粒越小,布朗运动越剧烈,B正确.布朗运动是由液体分子撞击的不平衡引起的,间接反映了液体分子的无规则运动,C错误、D正确.5.(多选)下列说法正确的是( )A.显微镜下观察到墨水中的小炭粒在不停地做无规则运动,这反映了液体分子运动的无规则性B.分子间的相互作用力随着分子间距离的增大,一定先减小后增大C.分子势能随着分子间距离的增大,可能先减小后增大D.在真空、高温条件下,可以利用分子扩散向半导体材料掺入其他元素E.当温度升高时,物体内每一个分子热运动的速率一定都增大解析:选ACD.根据布朗运动的定义,显微镜下观察到墨水中的小炭粒在不停地做无规则运动,不是分子运动,是小炭粒的无规则运动.但却反映了小炭粒周围的液体分子运动的无规则性,A正确.分子间的相互作用力随着分子间距离的增大,可能先增大后减小,也可能一直减小,B错误.由于分子间的距离不确定,故分子势能随着分子间距离的增大,可能先减小后增大,也可能一直增大,C正确.由扩散现象可知,在真空、高温条件下,可以利用分子扩散向半导体材料掺入其他元素,D正确.当温度升高时,分子的热运动加剧,但不是物体内每一个分子热运动的速率都增大,E错误.6.如图所示是分子间作用力和分子间距离的关系图线,关于图线下面说法正确的是( )A.曲线a是分子间引力和分子间距离的关系曲线B.曲线b是分子间作用力的合力和分子间距离的关系曲线C.曲线c是分子间斥力和分子间距离的关系曲线D.当分子间距离r>r0时,曲线b对应的力先减小,后增大解析:选B.在F-r图象中,随着距离的增大,斥力比引力变化得快,所以a为斥力曲线,c为引力曲线,b为合力曲线,故A、C错误,B正确;当分子间距离r>r0时,曲线b 对应的力先增大,后减小,故D错误.7.(多选)当两分子间距为r0时,它们之间的引力和斥力大小相等.关于分子之间的相互作用,下列说法正确的是( )A.当两个分子间的距离等于r0时,分子势能最小B.当两个分子间的距离小于r0时,分子间只存在斥力C.在两个分子间的距离由很远逐渐减小到r=r0的过程中,分子间作用力的合力先增大后减小D.在两个分子间的距离由很远逐渐减小到r=r0的过程中,分子间作用力的合力一直增大E.在两个分子间的距离由r=r0逐渐减小的过程中,分子间作用力的合力一直增大解析:选ACE.两个分子间的距离等于r0时,分子力为零,分子势能最小,选项A正确;两分子之间的距离小于r0时,它们之间既有引力又有斥力的作用,而且斥力大于引力,作用力表现为斥力,选项B错误;当分子间距离等于r0时,它们之间引力和斥力的大小相等、方向相反,合力为零,当两个分子间的距离由较远逐渐减小到r=r0的过程中,分子间作用力的合力先增大后减小,表现为引力,选项C正确,D错误;两个分子间的距离由r=r0开始减小的过程中,分子间作用力的合力一直增大,表现为斥力,选项E正确.8.在做“用油膜法估测分子的大小”的实验中:(1)关于油膜面积的测量方法,下列说法中正确的是( )A.油酸酒精溶液滴入水中后,要立刻用刻度尺去量油膜的面积B.油酸酒精溶液滴入水中后,要让油膜尽可能地散开,再用刻度尺去量油膜的面积C.油酸酒精溶液滴入水中后,要立即将油膜的轮廓画在玻璃板上,再利用坐标纸去计算油膜的面积D.油酸酒精溶液滴入水中后,要让油膜尽可能散开,等到状态稳定后,再把油膜的轮廓画在玻璃板上,用坐标纸去计算油膜的面积(2)实验中,将1 cm 3的油酸溶于酒精,制成200 cm 3的油酸酒精溶液,又测得1 cm 3的油酸酒精溶液有50滴,现将1滴溶液滴到水面上,水面上形成0.2 m 2的单分子薄层,由此可估算油酸分子的直径d =________ m.解析:(1)在做“用油膜法估测分子的大小”的实验中,油酸酒精溶液滴在水面上,油膜会散开,待稳定后,再在玻璃板上画下油膜的轮廓,用坐标纸计算油膜面积,故选D.(2)一滴油酸酒精溶液里含纯油酸的体积V =1200×150 cm 3=10-10 m 3.油酸分子的直径d =V S =10-100.2m =5×10-10 m. 答案:(1)D (2)5×10-10[综合应用题组]9.(多选)如图所示,纵坐标表示两个分子间引力、斥力的大小,横坐标表示两个分子间的距离,图中两条曲线分别表示两分子间引力、斥力的大小随分子间距离的变化关系,e 为两曲线的交点,则下列说法中正确的是( )A .ab 为斥力曲线,cd 为引力曲线,e 点横坐标的数量级为10-10 m B .ab 为引力曲线,cd 为斥力曲线,e 点横坐标的数量级为10-10 m C .若两个分子间距离增大,则分子势能也增大D .由分子动理论可知,温度相同的氢气和氧气,分子平均动能相同E .质量和温度都相同的氢气和氧气(视为理想气体),氢气的内能大解析:选BDE.分子引力和分子斥力都会随着分子间距离的增大而减小,只是斥力减小得更快,所以当分子间距离一直增大,最终分子力表现为引力,即ab 为引力曲线,cd 为斥力曲线,二者相等即平衡时分子距离数量级为10-10 m ,A 错误,B 正确.若两个分子间距离增大,如果分子力表现为引力,则分子力做负功,分子势能增大,若分子力表现为斥力,分子力做正功,分子势能减小,C 错误.分子平均动能只与温度有关,即温度相等时,氢气和氧气分子平均动能相等,D 正确,若此时质量相同,则氢气分子数较多,因此氢气内能大,E 正确.10.近期我国多个城市的PM2.5数值突破警戒线,受影响最严重的是京津冀地区,雾霾笼罩,大气污染严重.PM2.5是指空气中直径等于或小于2.5微米的悬浮颗粒物,其漂浮在空中做无规则运动,很难自然沉降到地面,吸入后对人体形成危害.矿物燃料燃烧的排放是形成PM2.5的主要原因.下列关于PM2.5的说法中正确的是( )。
高考物理一轮复习 第13章 热学 第3节 热力学定律与能量守恒定律教师用书

第3节热力学定律与能量守恒定律知识点1 热力学第一定律1.改变物体内能的两种方式(1)做功;(2)热传递.2.热力学第一定律(1)内容:一个热力学系统的内能增量等于外界向它传递的热量与外界对它所做的功的和.(2)表达式:ΔU=Q+W.3.ΔU=W+Q中正、负号法则物理量W Q ΔU+外界对物体做功物体吸收热量内能增加-物体对外界做功物体放出热量内能减少1.热力学第二定律的两种表述(1)克劳修斯表述:热量不能自发地从低温物体传到高温物体.(2)开尔文表述:不可能从单一热库吸收热量,使之完全变成功,而不产生其他影响.或表述为“第二类永动机是不可能制成的.”2.用熵的概念表示热力学第二定律在任何自然过程中,一个孤立系统的总熵不会减小(选填“增大”或“减小”).3.热力学第二定律的微观意义一切自发过程总是沿着分子热运动的无序性增大的方向进行.知识点3 能量守恒定律和两类永动机1.能量守恒定律能量既不会凭空产生,也不会凭空消失,它只能从一种形式转化为另一种形式,或者从一个物体转移到别的物体,在转化或转移的过程中,能量的总量保持不变.2.两类永动机(1)第一类永动机:不消耗任何能量,却源源不断地对外做功的机器.违背能量守恒定律,因此不可能实现.(2)第二类永动机:从单一热源吸收热量并把它全部用来对外做功,而不引起其他变化的机器.违背热力学第二定律,不可能实现.热力学第一定律的理解和应用1.Δ过程名称公式内能变化物理意义绝热Q=0ΔU=W 外界对物体做的功等于物体内能的增加等容W=0Q=ΔU 物体吸收的热量等于物体内能的增加等温ΔU=0W=-Q 外界对物体做的功,等于物体放出的热量两种方式做功热传递内能变化情况外界对物体做功,物体的内能增加;物体对外界做功,物体的内能减少物体吸收热量,内能增加;物体放出热量,内能减少从运动形式上看做功是宏观的机械运动向物体的微观分子热运动的转化热传递则是通过分子之间的相互作用,使同一物体的不同部分或不同物体间的分子热运动发生变化,是内能的转移区别从能量的角度看做功是其他形式的能与内能相互转化的过程不同物体间或同一物体不同部分之间内能的转移能的性质变化情况能的性质发生了变化能的性质不变联系做一定量的功或传递一定量的热量在改变内能的效果上是相同的1.(2017·桂林模拟)一定质量的理想气体从状态a开始,经历三个过程ab、bc、ca 回到原状态,其VT图象如图1331所示,p a、p b、p c分别表示状态a、b、c的压强,下列判断正确的是( )图1331A.过程ab中气体一定吸热B.p c=p b>p aC.过程bc中分子势能不断增大D.过程bc中每一个分子的速率都减小E.过程ca中气体吸收的热量等于对外界做的功ABE[由题图知,该理想气体从a到b为等容变化,外界对气体做功为零,温度升高,内能增大,根据ΔU=Q+W,可知气体一定吸热,选项A正确;从b到c为等压变化,故p c =p b,而从a到b为等容变化,根据查理定律p=CT,可知温度升高,压强变大,故p b>p a,选项B正确;理想气体没有分子势能,选项C错误;从b到c,温度降低,分子的平均动能降低,平均速率减小,但不是每一个分子的速率都减小,选项D错误;从c到a,气体发生等温变化,内能不变,气体对外界做功,吸收热量,根据ΔU=Q+W,气体吸收的热量等于对外界做的功,选项E正确.]2.一定质量的气体,在从状态1变化到状态2的过程中,吸收热量280 J,并对外做功120 J,试问:(1)这些气体的内能发生了怎样的变化?(2)如果这些气体又返回原来的状态,并放出了240 J热量,那么在返回的过程中是气体对外界做功,还是外界对气体做功?做功多少?【解析】(1)由热力学第一定律可得ΔU=W+Q=-120 J+280 J=160 J,气体的内能增加了160 J.(2)由于气体的内能仅与状态有关,所以气体从状态2回到状态1的过程中内能的变化应等于从状态1到状态2的过程中内能的变化,则从状态2到状态1的内能应减少160 J,即ΔU′=-160 J,又Q′=-240 J,根据热力学第一定律得:ΔU′=W′+Q′,所以W′=ΔU′-Q′=-160 J-(-240 J)=80 J,即外界对气体做功80 J.【答案】(1)增加了160 J (2)外界对气体做功80 J如果研究对象是理想气体,则由于理想气体没有分子势能,所以当它的内能变化时,主要体现在分子动能的变化上,从宏观上看就是温度发生了变化.热力学第二定律的理解及应用(1)“自发地”指明了热传递等热力学宏观现象的方向性,不需要借助外界提供能量的帮助.(2)“不产生其他影响”的含义是发生的热力学宏观过程只在本系统内完成,对周围环境不产生热力学方面的影响.如吸热、放热、做功等.2.热力学第二定律的实质热力学第二定律的每一种表述,都揭示了大量分子参与宏观过程的方向性,进而使人们认识到自然界中进行的涉及热现象的宏观过程都具有方向性.3.热力学过程方向性实例(1)高温物体热量Q能自发传给热量Q不能自发传给低温物体.(2)功能自发地完全转化为不能自发地且不能完全转化为热.(3)气体体积V1能自发膨胀到不能自发收缩到气体体积V2(V1<V2).(4)不同气体A和B能自发混合成不能自发分离成混合气体AB.4.两类永动机的比较分类第一类永动机第二类永动机设计要求不需要任何动力或燃料,却能不断地对外做功的机器从单一热源吸收热量,使之完全变成功,而不产生其他影响的机器不可能制成的原因违背能量守恒定律不违背能量守恒定律,违背热力学第二定律1.下列关于热力学第二定律的说法正确的是( )A.所有符合能量守恒定律的宏观过程都能真实发生B.一切与热现象有关的宏观自然过程都是不可逆的C.机械能可以全部转化为内能,而内能无法全部用来做功以转化成机械能而不引起其他变化D.气体向真空的自由膨胀是可逆的E.热运动的宏观过程会有一定的方向性BCE[符合能量守恒定律但不符合热力学第二定律的宏观过程不能发生,选项A错;气体向真空的自由膨胀是不可逆的,选项D错.]2.(2017·唐山二模)根据热力学定律,下列说法正确的是( )A.第二类永动机违反能量守恒定律,因此不可能制成B .效率为100%的热机是不可能制成的C .电冰箱的工作过程表明,热量可以从低温物体向高温物体传递D .从单一热源吸收热量,使之完全变为功是提高机械效率的常用手段E .吸收了热量的物体,其内能也不一定增加BCE [第二类永动机不可能制成,是因它违反了热力学第二定律,故A 错误;效率为100%的热机是不可能制成的,故B 正确;电冰箱的工作过程表明,热量可以从低温物体向高温物体传递,故C 正确;从单一热源吸收热量,使之完全变为功是不可能实现的,故D 错误;改变内能的方式有做功和热传递,吸收了热量的物体,其内能也不一定增加,E 正确.]气体实验定律与热力学定律的综合[母题] (2017·潍坊模拟)如图1332所示在绝热气缸内,有一绝热轻活塞封闭一定质量的气体,开始时缸内气体温度为27 ℃,封闭气柱长9 cm ,活塞横截面积S =50 cm 2.现通过气缸底部电阻丝给气体加热一段时间,此过程中气体吸热22 J ,稳定后气体温度变为127 ℃。
2018年高考物理大一轮复习第13章热学配套教案

十三热学第1节分子动理论内能一、分子动理论1.物体是由大量分子组成的(1)分子模型:主要有两种模型,固体与液体分子通常用球体模型,气体分子通常用立方体模型.(2)分子的大小①分子直径:数量级是10-10 m;②分子质量:数量级是10-26 kg;③测量方法:油膜法.(3)阿伏加德罗常数1 mol任何物质所含有的粒子数,N A=6.02×1023 mol-1.2.分子热运动分子永不停息的无规则运动.(1)扩散现象相互接触的不同物质彼此进入对方的现象.温度越高,扩散越快,可在固体、液体、气体中进行.(2)布朗运动悬浮在液体(或气体)中的微粒的无规则运动,微粒越小,温度越高,布朗运动越显著.3.分子力分子间同时存在引力和斥力,且都随分子间距离的增大而减小,随分子间距离的减小而增大,但总是斥力变化得较快.二、内能1.分子平均动能(1)所有分子动能的平均值.(2)温度是分子平均动能的标志.2.分子势能由分子间相对位置决定的能,在宏观上分子势能与物体体积有关,在微观上与分子间的距离有关.3.物体的内能(1)内能:物体中所有分子的热运动动能与分子势能的总和.(2)决定因素:温度、体积和物质的量.三、温度1.意义:宏观上表示物体的冷热程度(微观上标志物体中分子平均动能的大小).2.两种温标(1)摄氏温标t:单位℃,在1个标准大气压下,水的冰点作为0 ℃,沸点作为100 ℃,在0 ℃~100 ℃之间等分100份,每一份表示1 ℃.(2)热力学温标T:单位K,把-273.15 ℃作为0 K.(3)就每一度表示的冷热差别来说,两种温度是相同的,即ΔT=Δt.只是零值的起点不同,所以二者关系式为T=t+273.15.(4)绝对零度(0 K),是低温极限,只能接近不能达到,所以热力学温度无负值.[自我诊断]1.判断正误(1)质量相等的物体含有的分子个数不一定相等.(√)(2)组成物体的每一个分子运动是有规律的.(×)(3)布朗运动是液体分子的运动.(×)(4)分子间斥力随分子间距离的减小而增大,但分子间引力却随分子间距离的减小而减小.(×)(5)内能相同的物体,温度不一定相同.(√)(6)分子间无空隙,分子紧密排列.(×)2.(多选)墨滴入水,扩而散之,徐徐混匀.关于该现象的分析正确的是( )A .混合均匀主要是由于碳粒受重力作用B .混合均匀的过程中,水分子和碳粒都做无规则运动C .使用碳粒更小的墨汁,混合均匀的过程进行得更迅速D .墨汁的扩散运动是由于碳粒和水分子发生化学反应引起的解析:选BC.根据分子动理论的知识可知,最后混合均匀是扩散现象,水分子做无规则运动,碳粒做布朗运动,由于布朗运动的剧烈程度与颗粒大小和温度有关,所以使用碳粒更小的墨汁,布朗运动会更明显,则混合均匀的过程进行得更迅速,故选B 、C.3.关于物体的内能,以下说法正确的是( )A .不同物体,温度相等,内能也相等B .所有分子的势能增大,物体内能也增大C .温度升高,分子平均动能增大,但内能不一定增大D .只要两物体的质量、温度、体积相等,两物体的内能一定相等解析:选 C.不同物体,温度相等,分子平均动能相等,分子动能不一定相等,不能说明内能也相等,A 错误;所有分子的势能增大,不能反映分子动能如何变化,不能确定内能也增大,B 错误;两物体的质量、温度、体积相等,但其物质的量不一定相等,不能得出内能相等,D 错误,C 正确.考点一 宏观量与微观量的计算1.微观量:分子体积V 0、分子直径d 、分子质量m 0.2.宏观量:物体的体积V 、摩尔体积V m 、物体的质量m 、摩尔质量M 、物体的密度ρ.3.关系(1)分子的质量:m 0=M N A =ρV m N A . (2)分子的体积:V 0=V m N A =M ρN A. (3)物体所含的分子数:N =V V m ·N A =m ρV m·N A 或N =m M ·N A =ρV M·N A .4.分子的两种模型(1)球体模型直径d = 36V 0π.(常用于固体和液体) (2)立方体模型边长d =3V 0.(常用于气体)对于气体分子,d =3V 0的值并非气体分子的大小,而是两个相邻的气体分子之间的平均距离.1.(多选)若以μ表示水的摩尔质量,V 表示在标准状态下水蒸气的摩尔体积,ρ表示在标准状态下水蒸气的密度,N A 表示阿伏加德罗常数,m 、v 分别表示每个水分子的质量和体积,下面关系正确的是( )A .N A =ρV mB .ρ=μN A vC .ρ<μN A v D .m =μN A解析:选ACD.由于μ=ρV ,则N A =μm =ρV m ,变形得m =μN A,故A 、D 正确;由于分子之间有空隙,所以N A v <V ,水的密度为ρ=μV <μN A v,故C 正确,B 错误. 2.(多选)已知铜的摩尔质量为M (kg/mol),铜的密度为ρ(kg/m 3),阿伏加德罗常数为N A (mol -1).下列判断正确的是( )A .1 kg 铜所含的原子数为N A MB .1 m 3铜所含的原子数为MN AρC .1个铜原子的质量为M N A (kg)D .1个铜原子的体积为M ρN A(m 3) 解析:选ACD.1 kg 铜所含的原子数N =1M N A =N A M,A 正确;同理,1 m 3铜所含的原子数N =ρM N A =ρN A M ,B 错误;1个铜原子的质量m 0=M N A (kg),C 正确;1个铜原子的体积V 0=m 0ρ=M ρN A (m 3),D 正确.3.(2016·陕西西安二模)目前专家们正在研究二氧化碳的深海处理技术.实验发现,在水深300 m 处,二氧化碳将变成凝胶状态,当水深超过2 500 m 时,二氧化碳会浓缩成近似固体的硬胶体.设在某状态下二氧化碳气体的密度为ρ,摩尔质量为M ,阿伏加德罗常数为N A ,将二氧化碳分子看成直径为D 的球⎝ ⎛⎭⎪⎫球的体积公式V 球=16πD 3,则在该状态下体积为V 的二氧化碳气体变成硬胶体后体积为________.解析:二氧化碳气体变成硬胶体后,可以看成是分子一个个紧密排列在一起的,故体积为V 的二氧化碳气体质量为m =ρV ;所含分子数为n =m M N A =ρV MN A ;变成硬胶体后体积为V ′=n ·16πD 3=πρVN A D 36M. 答案:πρVN A D 36M在进行微观量与宏观量之间的换算的两点技巧(1)正确建立分子模型:固体和液体一般建立球体模型,气体一般建立立方体模型.(2)计算出宏观量所含物质的量,通过阿伏加德罗常数进行宏观量与微观量的转换与计算.考点二 布朗运动与分子热运动1.(多选)关于扩散现象,下列说法正确的是( )A .温度越高,扩散进行得越快B .扩散现象是不同物质间的一种化学反应C .扩散现象是由物质分子无规则运动产生的D .扩散现象在气体、液体和固体中都能发生E.液体中的扩散现象是由于液体的对流形成的解析:选ACD.扩散现象与温度有关,温度越高,扩散进行得越快,选项A正确.扩散现象是由于分子的无规则运动引起的,不是一种化学反应,选项B错误、选项C正确、选项E错误.扩散现象在气体、液体和固体中都能发生,选项D正确.2.关于布朗运动,下列说法正确的是( )A.布朗运动就是液体分子的无规则运动B.布朗运动就是悬浮微粒的固体分子的无规则运动C.气体分子的运动是布朗运动D.液体中的悬浮微粒越大,布朗运动就越不明显解析:选 D.布朗运动是悬浮在液体中的固体颗粒的无规则运动,是液体分子无规则运动的表现,A、B错误.气体分子的运动不是布朗运动,C错误.布朗运动的剧烈程度与液体的温度以及颗粒的大小有关,液体中的悬浮微粒越大,布朗运动就越不明显,D正确.3.(多选)下列哪些现象属于热运动( )A.把一块平滑的铅板叠放在平滑的铝板上,经相当长的一段时间再把它们分开,会看到与它们相接触的面都变得灰蒙蒙的B.把胡椒粉末放入菜汤中,最后胡椒粉末会沉在汤碗底,但我们喝汤时尝到了胡椒的味道C.含有泥沙的水经一定时间会变澄清D.用砂轮打磨而使零件温度升高解析:选ABD.热运动在微观上是指分子的运动,如扩散现象,在宏观上表现为温度的变化,如“摩擦生热”、物体的热传递等,而水变澄清的过程是泥沙在重力作用下的沉淀,不是热运动,C错误.区别布朗运动与热运动应注意以下两点(1)布朗运动并不是分子的热运动.(2)布朗运动可通过显微镜观察,分子热运动不能用显微镜直接观察.考点三分子力、分子力做功和分子势能分子力和分子势能随分子间距变化的规律如下:[典例] (2016·东北三省三市联考)(多选)分子力比重力、引力等要复杂得多,分子势能跟分子间的距离的关系也比较复杂.图示为分子势能与分子间距离的关系图象,用r 0表示分子引力与分子斥力平衡时的分子间距,设r →∞时,E p =0,则下列说法正确的是( )A .当r =r 0时,分子力为零,E p =0B .当r =r 0时,分子力为零,E p 为最小C .当r 0<r <10r 0时,E p 随着r 的增大而增大D .当r 0<r <10r 0时,E p 随着r 的增大而减小E .当r <r 0时,E p 随着r 的减小而增大解析 由E p -r 图象可知,r =r 0时,E p 最小,再结合F -r 图象知此时分子力为0,则A 项错误,B 项正确;结合F -r 图象可知,在r 0<r <10r 0内分子力表现为引力,在间距增大过程中,分子引力做负功分子势能增大,则C 项正确,D 项错误;结合F -r 图象可知,在r <r 0时分子力表现为斥力,在间距减小过程中,分子斥力做负功,分子势能增大,则E 项正确.答案 BCE判断分子势能变化的两种方法(1)利用分子力做功判断分子力做正功,分子势能减小;分子力做负功,分子势能增加.(2)利用分子势能E p与分子间距离r的关系图线判断如图所示,仅受分子力作用,分子动能和势能之和不变,根据E p变化可判知E k变化.而E p变化根据图线判断.但要注意此图线和分子力与分子间距离的关系图线形状虽然相似,但意义不同,不要混淆.1.(2016·海口模拟)(多选)两分子间的斥力和引力的合力F与分子间距离r的关系如图中曲线所示,曲线与r轴交点的横坐标为r0.相距很远的两分子在分子力作用下,由静止开始相互接近.若两分子相距无穷远时分子势能为零,下列说法正确的是( ) A.在r>r0阶段,F做正功,分子动能增加,势能减小B.在r<r0阶段,F做负功,分子动能减小,势能也减小C.在r=r0时,分子势能最小,动能最大D.在r=r0时,分子势能为零E.分子动能和势能之和在整个过程中不变解析:选ACE.由E p-r图可知:在r>r0阶段,当r减小时F做正功,分子势能减小,分子动能增加,故A正确;在r<r0阶段,当r减小时F做负功,分子势能增加,分子动能减小,故B错误;在r=r0时,分子势能最小,但不为零,动能最大,故C正确,D错误;在整个相互接近的过程中,分子动能和势能之和保持不变,故E正确.2.(2016·山东烟台二模)(多选)两个相距较远的分子仅在分子力作用下由静止开始运动,直至不再靠近.在此过程中,下列说法正确的是( )A.分子力先增大,后一直减小B.分子力先做正功,后做负功C.分子动能先增大,后减小D .分子势能先增大,后减小E .分子势能和动能之和不变解析:选BCE.两分子从较远靠近的过程分子力先表现为引力且先增大后减小,到平衡位置时,分子力为零,之后再靠近分子力表现为斥力且越来越大,A 选项错误;分子力先做正功后做负功,B 选项正确;分子势能先减小后增大,动能先增大后减小,C 选项正确、D 选项错误;只有分子力做功,分子势能和分子动能相互转化,总和不变,E 选项正确.考点四 实验:用油膜法估测分子大小1. 实验原理:利用油酸酒精溶液在平静的水面上形成单分子油膜,将油酸分子看作球形,测出一定体积油酸溶液在水面上形成的油膜面积,用d =V S计算出油膜的厚度,其中V 为一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积,S 为油膜面积,这个厚度就近似等于油酸分子的直径.2.实验器材:盛水浅盘、滴管(或注射器)、试剂瓶、坐标纸、玻璃板、痱子粉(或细石膏粉)、油酸酒精溶液、量筒、彩笔.3.实验步骤:(1)取1 mL(1 cm 3)的油酸溶于酒精中,制成200 mL 的油酸酒精溶液.(2)往边长为30~40 cm 的浅盘中倒入约2 cm 深的水,然后将痱子粉(或细石膏粉)均匀地撒在水面上.(3)用滴管(或注射器)向量筒中滴入n 滴配制好的油酸酒精溶液,使这些溶液的体积恰好为1 mL ,算出每滴油酸酒精溶液的体积V 0=1nmL. (4)用滴管(或注射器)向水面上滴入一滴配制好的油酸酒精溶液,油酸就在水面上慢慢散开,形成单分子油膜.(5)待油酸薄膜形状稳定后,将一块较大的玻璃板盖在浅盘上,用彩笔将油酸薄膜的形状画在玻璃板上.(6)将画有油酸薄膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上,算出油酸薄膜的面积.(7)据油酸酒精溶液的浓度,算出一滴溶液中纯油酸的体积V ,据一滴油酸的体积V 和薄膜的面积S ,算出油酸薄膜的厚度d =V S ,即为油酸分子的直径.比较算出的分子直径,看其数量级(单位为m)是否为10-10m ,若不是10-10m 需重做实验.4.实验时应注意的事项:(1)油酸酒精溶液的浓度应小于11 000.(2)痱子粉的用量不要太大,并从盘中央加入,使粉自动扩散至均匀.(3)测1滴油酸酒精溶液的体积时,滴入量筒中的油酸酒精溶液的体积应为整毫升数,应多滴几毫升,数出对应的滴数,这样求平均值误差较小.(4)浅盘里水离盘口面的距离应较小,并要水平放置,以便准确地画出薄膜的形状,画线时视线应与板面垂直.(5)要待油膜形状稳定后,再画轮廓.(6)利用坐标纸求油膜面积时,以边长为1 cm的正方形为单位,计算轮廓内正方形的个数,不足半个的舍去.大于半个的算一个.5.可能引起误差的几种原因:(1)纯油酸体积的计算引起误差.(2)油膜面积的测量引起的误差主要有两个方面:①油膜形状的画线误差;②数格子法本身是一种估算的方法,自然会带来误差.1.(2016·湖北三校联考)在“油膜法估测油酸分子的大小”实验中,有下列实验步骤:①往边长约为40 cm的浅盘里倒入约2 cm深的水,待水面稳定后将适量的痱子粉均匀地撒在水面上.②用注射器将事先配好的油酸酒精溶液滴一滴在水面上,待薄膜形状稳定.③将画有油膜形状的玻璃板平放在坐标纸上,计算出油膜的面积,根据油酸的体积和面积计算出油酸分子直径的大小.④用注射器将事先配好的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中,记下量筒内每增加一定体积时的滴数,由此计算出一滴油酸酒精溶液的体积.⑤将玻璃板放在浅盘上,然后将油膜的形状用彩笔描绘在玻璃板上.完成下列填空:(1)上述步骤中,正确的顺序是_____.(填写步骤前面的数字)(2)将1 cm3的油酸溶于酒精,制成300 cm3的油酸酒精溶液,测得1 cm3的油酸酒精溶液有50滴.现取一滴该油酸酒精溶液滴在水面上,测得所形成的油膜的面积是0.13 m2.由此估算出油酸分子的直径为________ m.(结果保留1位有效数字)解析:(1)依据实验顺序,首先配置混合溶液,然后在浅盘中放水和痱子粉,将一滴溶液滴入浅盘中,将玻璃板放在浅盘上获取油膜形状,最后用已知边长的坐标纸上的油膜形状来计算油膜的总面积,故正确的操作顺序为④①②⑤③;(2)一滴油酸酒精溶液的体积为V=1 cm3300×50=SD,其中S=0.13 m2,故油酸分子直径D =V S =1×10-6m 3300×50×0.13 m 2=5×10-10m. 答案:(1)④①②⑤③ (2)5×10-102.(1)现有按酒精与油酸的体积比为m ∶n 配制好的油酸酒精溶液,用滴管从量筒中取体积为V 的该种溶液,让其自由滴出,全部滴完共N 滴.把一滴这样的溶液滴入盛水的浅盘中,由于酒精溶于水,油酸在水面上展开,稳定后形成单分子油膜的形状如图所示,已知坐标纸上每个小方格面积为S .根据以上数据可估算出油酸分子直径为d =________;(2)若已知油酸的密度为ρ,阿伏加德罗常数为N A ,油酸的分子直径为d ,则油酸的摩尔质量为________.解析:(1)一滴油酸酒精溶液里含油酸的体积为:V 1=nV m +n N,油膜的总面积为8S ; 则油膜的厚度即为油酸分子直径,即d =V 18S =nV 8S m +n N(2)一个油酸分子的体积:V ′=16πd 3,则油酸的摩尔质量为M =ρN A V ′=16πρN A d 3. 答案:(1)nV 8S m +n N (2)πρN A d 363.在“用油膜法估测分子的大小”的实验中,所用油酸酒精溶液的浓度为每104mL 溶液中有纯油酸6 mL ,用注射器测得1 mL 上述溶液为75滴.把1滴该溶液滴入盛水的浅盘里,待水面稳定后,将玻璃板放在浅盘上,用彩笔在玻璃板上描出油膜的轮廓,再把玻璃板放在坐标纸上,其形状和尺寸如图所示,坐标中正方形方格的边长为1 cm.则(1)油酸薄膜的面积是________cm 2.(2)每滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积是________mL.(取一位有效数字)(3)按以上实验数据估测出油酸分子直径约为________m .(取一位有效数字)解析:(1)根据数方格数的原则“多于半个的算一个,不足半个的舍去”可查出共有115个方格,故油膜的面积:S =115×1 cm 2=115 cm 2.(2)一滴油酸酒精溶液的体积:V ′=175mL ,一滴油酸酒精溶液中含纯油酸的体积: V =6104V ′=8×10-6mL. (3)油酸分子的直径:d =V S =8×10-12115×10-4 m =7×10-10 m. 答案:(1)115±3 (2)8×10-6 (3)7×10-10课时规范训练[基础巩固题组]1.(多选)以下关于分子动理论的说法中正确的是( )A .物质是由大量分子组成的B .-2 ℃时水已经结为冰,部分水分子已经停止了热运动C .随分子间距离的增大,分子势能可能先减小后增大D .分子间的引力与斥力都随分子间距离的增大而减小解析:选ACD.物质是由大量分子组成的,A 正确;分子是永不停息地做无规则运动的,B 错误;在分子间距离增大时,如果先是分子力做正功,后是分子力做负功,则分子势能是先减小后增大的,C 正确;分子间的引力与斥力都随分子间距离的增大而减小,但斥力变化得快,D 正确.2.下列叙述正确的是( )A .只要知道水的摩尔质量和水分子的质量,就可以计算出阿伏加德罗常数B .只要知道气体的摩尔体积和阿伏加德罗常数,就可以算出气体分子的体积C .悬浮在液体中的固体颗粒越大,布朗运动就越明显D .当分子间的距离增大时,分子间的引力变大而斥力减小解析:选A.水的摩尔质量除以水分子的质量就等于阿伏加德罗常数,选项A 正确;气体分子间的距离很大,气体的摩尔体积除以阿伏加德罗常数得到的不是气体分子的体积,选项B 错误;布朗运动与固体颗粒大小有关,颗粒越大,布朗运动越不明显,选项C 错误;当分子间距离增大时,分子间的引力和斥力都减小,选项D 错误.3.(多选)1 g 100 ℃的水和1 g 100 ℃的水蒸气相比较,下列说法正确的是( ) A.分子的平均动能和分子的总动能都相同B.分子的平均动能相同,分子的总动能不同C.内能相同D.1 g 100 ℃的水的内能小于1 g 100 ℃的水蒸气的内能解析:选AD.温度相同则它们的分子平均动能相同;又因为1 g水和1 g水蒸气的分子数相同,因而它们的分子总动能相同,A正确、B错误;当100 ℃的水变成100 ℃的水蒸气时,分子间距离变大,分子力做负功、分子势能增加,该过程吸收热量,所以 1 g 100 ℃的水的内能小于1 g 100 ℃的水蒸气的内能,C错误、D正确.4.(多选)下列关于布朗运动的说法,正确的是( )A.布朗运动是液体分子的无规则运动B.液体温度越高,悬浮粒子越小,布朗运动越剧烈C.布朗运动是由于液体各个部分的温度不同而引起的D.布朗运动是由液体分子从各个方向对悬浮粒子撞击作用的不平衡引起的解析:选BD.布朗运动是悬浮颗粒的无规则运动,A错误.温度越高、颗粒越小,布朗运动越剧烈,B正确.布朗运动是由液体分子撞击的不平衡引起的,间接反映了液体分子的无规则运动,C错误、D正确.5.(多选)下列说法正确的是( )A.显微镜下观察到墨水中的小炭粒在不停地做无规则运动,这反映了液体分子运动的无规则性B.分子间的相互作用力随着分子间距离的增大,一定先减小后增大C.分子势能随着分子间距离的增大,可能先减小后增大D.在真空、高温条件下,可以利用分子扩散向半导体材料掺入其他元素E.当温度升高时,物体内每一个分子热运动的速率一定都增大解析:选ACD.根据布朗运动的定义,显微镜下观察到墨水中的小炭粒在不停地做无规则运动,不是分子运动,是小炭粒的无规则运动.但却反映了小炭粒周围的液体分子运动的无规则性,A正确.分子间的相互作用力随着分子间距离的增大,可能先增大后减小,也可能一直减小,B错误.由于分子间的距离不确定,故分子势能随着分子间距离的增大,可能先减小后增大,也可能一直增大,C正确.由扩散现象可知,在真空、高温条件下,可以利用分子扩散向半导体材料掺入其他元素,D正确.当温度升高时,分子的热运动加剧,但不是物体内每一个分子热运动的速率都增大,E错误.6.如图所示是分子间作用力和分子间距离的关系图线,关于图线下面说法正确的是( )A.曲线a是分子间引力和分子间距离的关系曲线B.曲线b是分子间作用力的合力和分子间距离的关系曲线C.曲线c是分子间斥力和分子间距离的关系曲线D.当分子间距离r>r0时,曲线b对应的力先减小,后增大解析:选B.在F-r图象中,随着距离的增大,斥力比引力变化得快,所以a为斥力曲线,c为引力曲线,b为合力曲线,故A、C错误,B正确;当分子间距离r>r0时,曲线b 对应的力先增大,后减小,故D错误.7.(多选)当两分子间距为r0时,它们之间的引力和斥力大小相等.关于分子之间的相互作用,下列说法正确的是( )A.当两个分子间的距离等于r0时,分子势能最小B.当两个分子间的距离小于r0时,分子间只存在斥力C.在两个分子间的距离由很远逐渐减小到r=r0的过程中,分子间作用力的合力先增大后减小D.在两个分子间的距离由很远逐渐减小到r=r0的过程中,分子间作用力的合力一直增大E.在两个分子间的距离由r=r0逐渐减小的过程中,分子间作用力的合力一直增大解析:选ACE.两个分子间的距离等于r0时,分子力为零,分子势能最小,选项A正确;两分子之间的距离小于r0时,它们之间既有引力又有斥力的作用,而且斥力大于引力,作用力表现为斥力,选项B错误;当分子间距离等于r0时,它们之间引力和斥力的大小相等、方向相反,合力为零,当两个分子间的距离由较远逐渐减小到r=r0的过程中,分子间作用力的合力先增大后减小,表现为引力,选项C正确,D错误;两个分子间的距离由r=r0开始减小的过程中,分子间作用力的合力一直增大,表现为斥力,选项E正确.8.在做“用油膜法估测分子的大小”的实验中:(1)关于油膜面积的测量方法,下列说法中正确的是( )A.油酸酒精溶液滴入水中后,要立刻用刻度尺去量油膜的面积B.油酸酒精溶液滴入水中后,要让油膜尽可能地散开,再用刻度尺去量油膜的面积C.油酸酒精溶液滴入水中后,要立即将油膜的轮廓画在玻璃板上,再利用坐标纸去计算油膜的面积D.油酸酒精溶液滴入水中后,要让油膜尽可能散开,等到状态稳定后,再把油膜的轮廓画在玻璃板上,用坐标纸去计算油膜的面积(2)实验中,将1 cm 3的油酸溶于酒精,制成200 cm 3的油酸酒精溶液,又测得1 cm 3的油酸酒精溶液有50滴,现将1滴溶液滴到水面上,水面上形成0.2 m 2的单分子薄层,由此可估算油酸分子的直径d =________ m.解析:(1)在做“用油膜法估测分子的大小”的实验中,油酸酒精溶液滴在水面上,油膜会散开,待稳定后,再在玻璃板上画下油膜的轮廓,用坐标纸计算油膜面积,故选D.(2)一滴油酸酒精溶液里含纯油酸的体积V =1200×150 cm 3=10-10 m 3.油酸分子的直径d =V S =10-100.2m =5×10-10 m. 答案:(1)D (2)5×10-10[综合应用题组]9.(多选)如图所示,纵坐标表示两个分子间引力、斥力的大小,横坐标表示两个分子间的距离,图中两条曲线分别表示两分子间引力、斥力的大小随分子间距离的变化关系,e 为两曲线的交点,则下列说法中正确的是( )A .ab 为斥力曲线,cd 为引力曲线,e 点横坐标的数量级为10-10 m B .ab 为引力曲线,cd 为斥力曲线,e 点横坐标的数量级为10-10 m C .若两个分子间距离增大,则分子势能也增大D .由分子动理论可知,温度相同的氢气和氧气,分子平均动能相同E .质量和温度都相同的氢气和氧气(视为理想气体),氢气的内能大解析:选BDE.分子引力和分子斥力都会随着分子间距离的增大而减小,只是斥力减小得更快,所以当分子间距离一直增大,最终分子力表现为引力,即ab 为引力曲线,cd 为斥力曲线,二者相等即平衡时分子距离数量级为10-10 m ,A 错误,B 正确.若两个分子间距离增大,如果分子力表现为引力,则分子力做负功,分子势能增大,若分子力表现为斥力,分子力做正功,分子势能减小,C 错误.分子平均动能只与温度有关,即温度相等时,氢气和氧气分子平均动能相等,D 正确,若此时质量相同,则氢气分子数较多,因此氢气内能大,E 正确.10.近期我国多个城市的PM2.5数值突破警戒线,受影响最严重的是京津冀地区,雾霾笼罩,大气污染严重.PM2.5是指空气中直径等于或小于2.5微米的悬浮颗粒物,其漂浮在空中做无规则运动,很难自然沉降到地面,吸入后对人体形成危害.矿物燃料燃烧的排放是形成PM2.5的主要原因.下列关于PM2.5的说法中正确的是( )。
高考物理一轮复习第十三章热学第3讲热力学定律与能量守恒定律学案

第 3 讲热力学定律与能量守恒定律一、热力学第必定律1.改变物体内能的两种方式(1)做功; (2) 热传达.2.热力学第必定律(1)内容:一个热力学系统的内能增量等于外界向它传达的热量与外界对它所做功的和.(2)表达式: U= Q+ W.(3)U= Q+ W中正、负号法例:物理量意义W Q U 符号+外界对物体做功物体汲取热量内能增添-物体对外界做功物体放出热量内能减少二、能量守恒定律1.内容能量既不会凭空产生,也不会凭空消逝,它只好从一种形式转变为另一种形式,或许是从一个物体转移到其余物体,在转变或转移的过程中,能量的总量保持不变.2.条件性能量守恒定律是自然界的广泛规律,某一种形式的能能否守恒是有条件的.3.第一类永动机是不行能制成的,它违反了能量守恒定律.三、热力学第二定律1.热力学第二定律的两种表述(1)克劳修斯表述:热量不可以自觉地从低温物体传到高温物体.(2)开尔文表述:不行能从单调热库汲取热量,使之完整变为功,而不产生其余影响.或表述为“第二类永动机是不行能制成的.”2.用熵的观点表示热力学第二定律在任何自然过程中,一个孤立系统的总熵不会减小.3.热力学第二定律的微观意义全部自觉过程老是沿着分子热运动的无序性增大的方向进行.4.第二类永动机不行能制成的原由是违反了热力学第二定律.1.判断以下说法能否正确.(1)为了增添物体的内能,一定对物体做功或向它传达热量,做功和热传达的本质是同样的.(×)(2)绝热过程中,外界压缩气体做功20J,气体的内能可能不变. ( × )(3) 在给自行车打气时,会发现打气筒的温度高升,这是由于打气筒从外界吸热.( × )(4) 能够从单调热源汲取热量,使之完整变为功.( √ )2.必定质量的理想气体在某一过程中,外界对气体做功7.0 ×104J,气体内能减少 1.3 × 105J,则此过程 ( )A.气体从外界汲取热量 2.0 ×105JB.气体向外界放出热量 2.0 ×105JC.气体从外界汲取热量 6.0 ×104JD.气体向外界放出热量 6.0 ×104J答案 B3.木箱静止于水平川面上,此刻用一个80N 的水平推力推进木箱行进10m,木箱遇到的摩擦力为 60N,则转变为木箱与地面系统的内能U和转变为木箱的动能E k分别是( )A.= 200J,k = 600JUEB.= 600J,k= 200JU EC.= 600J,k= 800JU ED.U= 800J,E k= 200J答案 B分析U= F f x=60×10J=600JE k=F· x- U=80×10J-600J=200J4. ( 人教版选修3-3P61 第 2 题改编 ) 以下现象中能够发生的是()A.一杯热茶在翻开杯盖后,茶会自动变得更热B.蒸汽机把蒸汽的内能所有转变为机械能C.桶中浑浊的泥水在静置一段时间后,泥沙下沉,上边的水变清,泥、水自动分别D.电冰箱通电后把箱内低温物体的热量传到箱外高温物体答案CD5. ( 粤教版选修3- 3P73 第 3 题 ) 在一个密闭隔热的房间里,有一电冰箱正在工作,假如打开电冰箱的门,过一段时间后房间的温度会()A.降低 B.不变C.高升 D.没法判断答案 C命题点一热力学第必定律与能量守恒定律1.热力学第必定律不单反应了做功和热传达这两种改变内能的过程是等效的,并且给出了内能的变化量和做功与热传达之间的定量关系.此定律是标量式,应用时功、内能、热量的单位应一致为国际单位焦耳.2.三种特别状况(1)若过程是绝热的,则 Q=0, W= U,外界对物体做的功等于物体内能的增添;(2)若过程中不做功,即 W=0,则 Q= U,物体汲取的热量等于物体内能的增添;(3) 若过程的初、末状态物体的内能不变,即U=0,则 W+ Q=0或 W=- Q,外界对物体做的功等于物体放出的热量.例 1 (2016 ·全国Ⅲ卷· 33(1)) 对于气体的内能,以下说法正确的选项是()A.质量和温度都同样的气体,内能必定同样B.气体温度不变,整体运动速度越大,其内能越大C.气体被压缩时,内能可能不变D.必定量的某种理想气体的内能只与温度相关E.必定量的某种理想气体在等压膨胀过程中,内能必定增添答案CDE分析质量和温度都同样的气体,固然分子均匀动能同样,可是不一样的气体,其摩尔质量不同,即分子个数不一样,因此分子总动能不必定同样,A 错误;宏观运动和微观运动没相关系,pV因此宏观运动速度大,内能不必定大, B 错误;依据T =C可知,假如等温压缩,则内能不变;等压膨胀,温度增大,内能必定增大,C、 E 正确;理想气体的分子势能为零,因此一定量的某种理想气体的内能只与分子均匀动能相关,而分子均匀动能和温度相关,D正确.1.对于必定质量的理想气体,以下说法正确的选项是()A.保持气体的压强不变,改变其体积,能够实现其内能不变B.保持气体的压强不变,改变其温度,能够实现其内能不变C.若气体的温度渐渐高升,则其压强能够保持不变D.气体温度每高升1K 所汲取的热量与气体经历的过程相关E.当气体体积渐渐增大时,气体的内能必定减小答案CD分析必定质量的某种理想气体的内能只与温度相关系,温度变化则其内能必定变化, B 项错;保持气体的压强不变,改变其体积,则其温度必定改变,故内能变化, A 项错误;气体pV温度高升的同时,若其体积也渐渐变大,由理想气体状态方程T= C可知,则其压强能够不变, C项正确;由热力学第必定律U=Q+ W知,气体温度每高升 1 K 所汲取的热量Q与做功 W相关,即与气体经历的过程相关, D 选项正确;当气体做等温膨胀时,其内能不变, E项错.故C、 D 正确.2.(2015 ·北京理综· 13) 以下说法正确的选项是()A.物体放出热量,其内能必定减小B.物体对外做功,其内能必定减小C.物体汲取热量,同时对外做功,其内能可能增添D.物体放出热量,同时对外做功,其内能可能不变答案 C分析由热力学第必定律U= W+ Q可知,改变物体内能的方式有两种:做功和热传达.若但 Q 未知,所之内能不必定减小, B 选项错误;物体汲取热量 Q > 0,同时对外做功 W < 0,W+ Q 可正、可负、还可为 0,所之内能可能增添,故C 选项正确;物体放出热量<0,同时Q对外做功< 0,因此< 0,即内能必定减小,D 选项错误.W U命题点二 热力学第二定律1.热力学第二定律的涵义(1) “自觉地” 指了然热传达等热力学宏观现象的方向性,不需要借助外界供给能量的帮助.(2) “不产生其余影响”的涵义是发生的热力学宏观过程只在本系统内达成,对四周环境不产生热力学方面的影响, 如吸热、放热、 做功等.在产生其余影响的条件下内能能够所有转变为机械能,如气体的等温膨胀过程.2.热力学第二定律的本质 热力学第二定律的每一种表述,都揭露了大批分子参加的宏观过程的方向性,从而令人们认识到自然界中进行的波及热现象的宏观过程都拥有方向性.3.热力学过程方向性实例热量 Q 能自觉传给(1) 高温物体?????????????低温物体.热量 Q 不可以自觉传给能自觉地完整转变为 (2) 功 ????????????热.不可以自觉地转变为能自觉膨胀到 (3) 气体体积V??????????气体体积 V ( 较大 ) .1不可以自觉缩短到2能自觉混淆成(4) 不一样气体A 和B ??????????? 混淆气体 AB .不可以自觉分别成4.热力学第一、第二定律的比较热力学第必定律热力学第二定律它从能量守恒的角度揭露了功、 热量它指出自然界中出现的过程是有定律揭露的问题和内能改变量三者的定量关系方向性的机械能和内能的当摩擦力做功时, 机械能能够所有转 内能不行能在不惹起其余变化的转变化为内能状况下完整变为机械能表述形式只有一种表述形式有多种表述形式在热力学中,二者既互相独立,又互为增补,共同组成了热力学知识的两定律的关系理论基础5. 两类永动机的比较第一类永动机第二类永动机不需要任何动力或燃料,却能不停地对从单调热源汲取热量,使之完整变为功,设计要求外做功的机器而不产生其余影响的机器不行能制不违反能量守恒定律,违反热力学第二违反能量守恒定律成的原由定律例 2 (2016 ·全国Ⅰ卷· 33(1)) 对于热力学定律,以下说法正确的选项是()A.气体吸热后温度必定高升B.对气体做功能够改变其内能C.理想气体等压膨胀过程必定放热D.热量不行能自觉地从低温物体传到高温物体E.假如两个系统分别与状态确立的第三个系统达到热均衡,那么这两个系统相互之间也必定达到热均衡答案BDE分析气体内能的改变U= Q+ W,故对气体做功可改变气体内能, B 选项正确;气体吸热为 Q,但不确立外界做功W的状况,故不可以确立气体温度变化, A 选项错误;理想气体等压pV膨胀, W<0,由理想气体状态方程T =C,p不变,V增大,气体温度高升,内能增大,U>0,由 U= Q+ W,知 Q>0,气体必定吸热,C选项错误;由热力学第二定律,D选项正确;依据热均衡性质, E 选项正确.3.依据热力学定律,以下说法正确的选项是()A.电冰箱的工作表示,热量能够从低温物体向高温物体传达B.空调机在制冷过程中,从室内汲取的热量少于向室外放出的热量C.科技的不停进步使得人类有可能生产出从单调热源吸热所有用来对外做功而不惹起其余变化的热机D.即便没有漏气、摩擦、不用要的散热等损失,热机也不可以够把燃料产生的内能所有转变为机械能E.对能源的过分耗费使自然界的能量不停减少,形成“能源危机”答案ABD分析热量能够在外界做功的状况下从低温物体向高温物体传达,但不可以自觉进行,A正确;空调机在制冷过程中,从室内汲取的热量少于向室外放出的热量, B 正确;不行能从单调热源吸热所有用来对外做功而不惹起其余变化,故 C 错误;依据热力学第二定律,即便没有漏气、摩擦、不用要的散热等损失,热机也不可以够把燃料产生的内能所有转变为机械能,故 D 正确;对能源的过分耗费将形成“能源危机”,但自然界的总能量守恒,故 E 错误.4.对于热力学定律,以下说法正确的选项是()A.热量能够自觉地从高温物体传到低温物体B.不行能使热量从低温物体传向高温物体C.第二类永动机违犯了热力学第二定律D.气体向真空膨胀的过程是不行逆过程E.功转变为热的本质宏观过程是可逆过程答案ACD命题点三热力学定律与气体实验定律的综合解决热力学定律与气体实验定律的综合问题的基本思路例 3 (2016 ·全国Ⅱ卷· 33(1)) 必定量的理想气体从状态 a 开始,经历等温或等压过程ab、bc、 cd、 da 回到原状态,其pT图象如图 1 所示,此中对角线ac 的延伸线过原点O.以下判断正确的选项是 ()图 1A.气体在a、 c 两状态的体积相等B.气体在状态 a 时的内能大于它在状态 c 时的内能C .在过程 cd 中气体向外界放出的热量大于外界对气体做的功D .在过程 da 中气体从外界汲取的热量小于气体对外界做的功E .在过程 bc 中外界对气体做的功等于在过程da 中气体对外界做的功对角线 ac 的延伸线过原点 O .答案 ABEpVC分析 由理想气体状态方程 T =C 得, p =V T ,由图象可知, V a = V c ,选项 A 正确;理想气体的内能只由温度决定,而a > c ,故气体在状态 a 时的内能大于在状态 c 时的内能,选项 BT T正确;由热力学第必定律U =Q + W 知, cd 过程温度不变,内能不变,则 Q =- W ,选项 C错误; da 过程温度高升,即内能增大,则汲取的热量大于对外界做的功,选项D 错误;由p a V a p b V b p c V c p d V d= C ,即 p a V a = CT a , p b V b = CT b , p c V c = CT c , p d V d 理想气体状态方程知: T a =T b=T c =T d =CT . 设过程 bc 中压强为 p 0= p = p ,过程 da 中压强为 p 0′= p = p . 由外界对气体做功 Wdb cd a= p ·Δ V 知,过程 bc 中外界对气体做的功 W bc = p 0( V b -V c ) = C ( T b - T c ) ,过程 da 中气体对外界做的功 W da = p 0′ ( V a - V d ) = C ( T a - T d ) , T a =T b , T c = T d ,故 W bc =W da ,选项 E 正确.例 4必定质量的理想气体被活塞关闭在汽缸内,如图2 所示水平搁置.活塞的质量m =220kg ,横截面积 S = 100cm ,活塞可沿汽缸壁无摩擦滑动但不漏气,开始使汽缸水平搁置,活塞与汽缸底的距离 L 1= 12cm ,离汽缸口的距离L 2= 3cm.外界气温为 27℃,大气压强为 1.05× 10 Pa ,将汽缸迟缓地转到张口向上的竖直地点,待稳固后对缸内气体渐渐加热,使活塞上表面恰巧与汽缸口相平,已知g = 10m/s 2,求:图 2(1) 此时气体的温度为多少?(2) 在对缸内气体加热的过程中,气体膨胀对外做功,同时汲取Q = 370J 的热量,则气体增加的内能U 多大?①迟缓、稳固;②活塞上表面恰巧与汽缸口相平.答案(1)450K (2)310J分析(1)当汽缸水平搁置时, p0=1.0×105Pa,V0=L1S, T0=(273+27) K=300 K当汽缸口向上,活塞抵达汽缸口时,活塞的受力剖析如下图,有p S=p S+ mg1 0则1=mg 5Pa +200 5Pa 0+=1.0 × 10 - 2 Pa=1.2×10p p S 10 V=(L+L)S1 1 2由理想气体状态方程得p0L1S p1 L1+ L2 S0 = 1T Tp1 L1+ L2 5则 T1= 1.2 ×10 ×150 1 T0=1.0 ×105×12×300 K=450 K.p L(2)当汽缸口向上,未加热稳准时:由玻意耳定律得p L S=p LS0 1 1则 L=p0L1 1.0 × 105× 121 = 1.2×105cm = 10 cm p加热后,气体做等压变化,外界对气体做功为W=- p0( L1+ L2-L) S- mg( L1+ L2- L)=-60 J依据热力学第必定律U= W+ Q得U=310 J.5.必定质量的理想气体经历了如图 3 所示的A→B→C→D→A循环,该过程每个状态视为均衡态,各状态参数如下图. A 状态的压强为1×105Pa,求:图 3(2)达成一次循环,气体与外界热互换的热量.答案(1)600 K(2) 放热 150 J分析(1) 理想气体从A状态到B状态的过程中,压强保持不变,依据盖—吕萨克定律有A BV =VA BT TV B代入数据解得T B=T A=600 KV A(2)理想气体从 A 状态到 B 状态的过程中,外界对气体做功W1=- p A( V B- V A)解得 W1=-100 J气体从 B 状态到 C状态的过程中,体积保持不变,依据查理定律有p B p C=T B T C解得 p C=2.5×105Pa从 C状态到 D状态的过程中,外界对气体做功W2=p C( V B- V A)解得 W2=250 J一次循环过程中外界对气体所做的总功W= W1+ W2=150 J理想气体从 A 状态达成一次循环,回到A状态,始末温度不变,所之内能不变.依据热力学第必定律有U=W+Q解得 Q=-150 J故达成一次循环,气体向外界放热150 J.6. 如图 4 所示,用轻质活塞在汽缸内关闭必定质量的理想气体,活塞与汽缸壁间摩擦忽视不计,开始时活塞距离汽缸底部高度H 1= 0.60m ,气体的温度 T 1= 300K ;现给汽缸迟缓加热至2=480K ,活塞迟缓上涨到距离汽缸底部某一高度2处,此过程中缸内气体增添的内能UTH=300J .已知大气压强p 0= 1.0 ×105Pa ,活塞横截面积= 5.0 × 10-3m 2. 求:S图 4(1) 活塞距离汽缸底部的高度 H 2 ;(2) 此过程中缸内气体汲取的热量Q . 答案(1)0.96m(2)480JH 1S H 2S 分析 (1)气体做等压变化,依据盖—吕萨克定律得:T = T120.60 mH2即 300 K =480 K解得 H 2= 0.96 m(2) 在气体膨胀的过程中,气体对外做功为:W =p5-0.60) ×5.0 ×10- 30 V =[1.0 ×10 ×(0.96]J =180J依据热力学第必定律可得气体内能的变化量为U =- W 0+ Q ,得 Q = U + W 0= 480 J.题组 1 热力学第必定律的理解和应用1.在装有食品的包装袋中充入氮气,而后密封进行加压测试,测试时,对包装袋迟缓施加压力,将袋内的氮气视为理想气体,在加压测试过程中,以下说法中正确的选项是( )A .包装袋内氮气的压强增大B .包装袋内氮气的内能不变C .包装袋内氮气对外做功D.包装袋内氮气放出热量E.包装袋内氮气的所有分子运动速率都保持不变答案ABD2.以下说法中正确的选项是()A.物体速度增大,则分子动能增大,内能也增大B.必定质量气体的体积增大,但既不吸热也不放热,内能减小C.同样质量的两种物体,提升同样的温度,内能的增量必定同样D.物体的内能与物体的温度和体积都相关系E.凡是与热现象相关的宏观过程都拥有方向性答案BDE分析速度增大,不会改变物体的分子的动能,故 A 错误;体积增大时,气体对外做功,不吸热也不放热时,内能减小,故 B 正确;质量同样,但物体的物质的量不一样,故温度提升相同的温度时,内能的增量不必定同样,故C错误;物体的内能取决于物体的温度和体积,故D正确;由热力学第二定律可知,凡是与热现象相关的宏观过程都拥有方向性,故 E 正确.题组 2热力学第二定律的理解3.依据你学过的热学中的相关知识,判断以下说法中正确的选项是()A.机械能能够所有转变为内能,内能也能够所有用来做功转变为机械能B.凡与热现象相关的宏观过程都拥有方向性,在热传达中,热量只好从高温物体传达给低温物体,而不可以从低温物体传达给高温物体C.只管科技不停进步,热机的效率仍不可以达到100%,制冷机却能够使温度降到-293℃D.第一类永动机违反能量守恒定律,第二类永动机不违反能量守恒定律,跟着科技的进步和发展,第二类永动机能够制造出来答案 A分析机械能能够所有转变为内能,而内能在惹起其余变化时也能够所有转变为机械能, A 正确;凡与热现象相关的宏观过程都拥有方向性,在热传达中,热量能够自觉地从高温物体传达给低温物体,也能从低温物体传达给高温物体,但一定借助外界的帮助, B 错误;只管科技不停进步,热机的效率仍不可以达到100%,制冷机也不可以使温度降到-293 ℃,只好无限靠近- 273.15℃,C错误;第一类永动机违反能量守恒定律,第二类永动机不违反能量守恒定律,而是违反了热力学第二定律,第二类永动机不行能制造出来, D 错误.A .第二类永动机不行能制成是由于违犯了热力学第必定律B .第一类永动机不行能制成是由于违犯了热力学第二定律C .由热力学第必定律可知做功不必定改变内能,热传达也不必定改变内能,但同时做功和 热传达必定会改变内能D .由热力学第二定律可知热量从低温物体传向高温物体是可能的,从单调热源汲取热量, 完整变为功也是可能的答案D分析第一类永动机违犯能量守恒定律,第二类永动机违犯热力学第二定律,A 、B 错;由热力学第必定律可知W ≠ 0,Q ≠0,但 U =W + Q 能够等于 0, C 错;由热力学第二定律可知D 中现象是可能的,但会惹起其余变化,D 对.题组 3热力学定律与气体实验定律的综合5.(2015 ·福建· 29(2)) 如图 1,必定质量的理想气体,由状态 a 经过 ab 过程抵达状态 b或许经过 ac 过程抵达状态 c . 设气体在状态 b 和状态 c 的温度分别为 T b 和 T c ,在过程 ab 和 ac 中汲取的热量分别为ab和ac,则 ()Q Q图 1A .T >T ,Q >QB .T >T ,Q <QbcabacbcabacC . T b = T c , Q ab > Q acD . T b = T c , Q ab < Q ac答案 C2 0分析 a →b 过程为等压变化,由盖-吕萨克定律得: V V baT a = T b ,得T = 2T ,a → c 过程为等容变化,由查理定律得: p 0 =2p 0ca bcTT,得 T= 2T ,因此T =T .a c由热力学第必定律, a → b : W ab + Q ab = U aba → c : W ac + Q ac = U ac又 W ab < 0, W ac = 0,U ab = U ac >0,则有 Q ab > Q ac ,故 C 项正确.6. 如图 2 所示,必定质量的理想气体从状态A 变化到状态,再由状态 B 变化到状态. 已知B C状态 A 的温度为 300K.图 2(1) 求气体在状态 B 的温度;(2) 由状态 B 变化到状态 C 的过程中,气体是吸热仍是放热?简要说明原由. 答案(1)1 200 K(2) 放热,原由看法析p V p V(1) 由理想气体的状态方程 A A B B分析 T A=T B解得气体在状态 B 的温度 T B = 1 200 Kp B p C(2) 由 B → C ,气体做等容变化,由查理定律得:=T B T CT C =600 K气体由 B 到 C 为等容变化,不做功,但温度降低,内能减小,依据热力学第必定律,U = W+Q ,可知气体要放热.7. 如图 3 所示,体积为 V 、内壁圆滑的圆柱形导热汽缸顶部有一质量和厚度均可忽视的活塞;汽缸内密封有温度为 2.4 0、压强为 1.2的理想气体,p 0与 0 分别为大气的压强和温度. 已T p T知:气体内能 U 与温度 T 的关系为 U = αT , α 为正的常量;容器内气体的所有变化过程都是迟缓的.求:图 3(1) 汽缸内气体与大气达到均衡时的体积V 1;(2) 在活塞降落过程中,汽缸内气体放出的热量Q .答案 看法析分析 (1) 在气体由压强 p = 1.2 p 0 降落到 p 0 的过程中, 气体体积不变, 温度由 T = 2.4 T 0 变为1,由查理定律得: p =p 0,TT T 1解得 T 1= 2T 0在气体温度由 T 1 变为 T 0 过程中,体积由 V 减小到 V 1,气体压强不变,由盖—吕萨克定律得V V 1T 1=T 01得 V 1= 2V(2) 在活塞降落过程中,活塞对气体做的功为W = p 0( V - V 1)在这一过程中,气体内能的减少为U =α( T 1- T 0)由热力学第必定律得,汽缸内气体放出的热量为Q =W + U1解得 Q = 2p 0V + αT 0.8.如图 4 所示,一个绝热的汽缸竖直搁置,内有一个绝热且圆滑的活塞,中间有一个固定的导热性能优秀的隔板,隔板将汽缸分红两部分,分别密封着两部分理想气体A 和B .活塞的质量为 m ,横截面积为 S ,与隔板相距 h . 现经过电热丝迟缓加热气体,当A 气体汲取热量Q 时,活塞上涨了 h ,此时气体的温度为 T 1. 已知大气压强为 p 0,重力加快度为 g .图 4(1) 加热过程中,若 A 气体内能增添了U ,求 B 气体内能增添量U .12(2) 现停止对气体加热,同时在活塞上迟缓增添砂粒,当活塞恰巧回到本来的地点时 A 气体的温度为2.求此时增添砂粒的总质量.Tm22答案 (1)1T -1)( SpQ - ( mg + p S ) h - U (2)( T 1 g + m )分析(1) B 气体对外做的功: = =( 0 +)W pShp S mg h由热力学第必定律得 U 1+ U 2=Q - W解得U 2= Q - ( mg + p 0S ) h -U 1(2) 停止对气体加热后, B 气体的初状态:mg p 1=p 0+SV 1=2hS , T 1B 气体的末状态:m + mgp 2=p 0+SV2=hS, T2由理想气体状态方程p1V1 T1=解得p2V2T22T2Sp0m=(T1-1)(g +m).。
2018版高考物理(全国通用)大一轮复习讲义文档:第十三章热学第2讲含答案
第2讲固体、液体和气体一、固体晶体与非晶体的比较分类比较晶体非晶体单晶体多晶体外形规则不规则不规则熔点确定确定不确定物理性质各向异性各向同性各向同性转化晶体和非晶体在一定条件下可以转化典型物质石英、云母、明矾、食盐玻璃、橡胶二、液体和液晶1.液体的表面张力(1)作用:液体的表面张力使液面具有收缩的趋势.(2)方向:表面张力跟液面相切,跟这部分液面的分界线垂直.2.毛细现象是指浸润液体在细管中上升的现象,以及不浸润液体在细管中下降的现象,毛细管越细,毛细现象越明显.3.液晶的物理性质(1)具有液体的流动性.(2)具有晶体的光学各向异性.(3)从某个方向看其分子排列比较整齐,但从另一方向看,分子的排列是杂乱无章的.三、饱和汽、饱和汽压和相对湿度1.饱和汽与未饱和汽(1)饱和汽:与液体处于动态平衡的蒸汽.(2)未饱和汽:没有达到饱和状态的蒸汽.2.饱和汽压(1)定义:饱和汽所具有的压强.(2)特点:液体的饱和汽压与温度有关,温度越高,饱和汽压越大,且饱和汽压与饱和汽的体积无关.3.相对湿度空气中水蒸气的压强与同一温度时水的饱和汽压之比.即:相对湿度=错误!.[深度思考]在闷热的夏天我们会感到非常的不舒服,是因为空气的相对湿度大还是小呢?答案相对湿度大.四、气体1.气体压强(1)产生的原因由于大量分子无规则运动而碰撞器壁,形成对器壁各处均匀、持续的压力,作用在器壁单位面积上的压力叫做气体的压强.(2)决定因素①宏观上:决定于气体的温度和体积.②微观上:决定于分子的平均动能和分子的密集程度.2.气体实验定律玻意耳定律查理定律盖—吕萨克定律内容一定质量的某种气体,在温度不变的情况下,压强与体积成反比一定质量的某种气体,在体积不变的情况下,压强与热力学温度成正比一定质量的某种气体,在压强不变的情况下,其体积与热力学温度成正比表达式p1V1=p2V2错误!=错误!或错误!=错误!错误!=错误!或错误!=错误!图象3。
2018高考一轮物理文档 第十三章 热学 第3节 热力学定
第3节热力学定律与能量守恒定律知识点1热力学第一定律1.改变物体内能的两种方式(1)做功;(2)热传递.2.热力学第一定律(1)内容:一个热力学系统的内能增量等于外界向它传递的热量与外界对它所做的功的和.(2)表达式:ΔU=Q+W.3.ΔU=W+Q中正、负号法则1.热力学第二定律的两种表述(1)克劳修斯表述:热量不能自发地从低温物体传到高温物体.(2)开尔文表述:不可能从单一热库吸收热量,使之完全变成功,而不产生其他影响.或表述为“第二类永动机是不可能制成的.”2.用熵的概念表示热力学第二定律在任何自然过程中,一个孤立系统的总熵不会减小(选填“增大”或“减小”).3.热力学第二定律的微观意义一切自发过程总是沿着分子热运动的无序性增大的方向进行.知识点3能量守恒定律和两类永动机1.能量守恒定律能量既不会凭空产生,也不会凭空消失,它只能从一种形式转化为另一种形式,或者从一个物体转移到别的物体,在转化或转移的过程中,能量的总量保持不变.2.两类永动机(1)第一类永动机:不消耗任何能量,却源源不断地对外做功的机器.违背能量守恒定律,因此不可能实现.(2)第二类永动机:从单一热源吸收热量并把它全部用来对外做功,而不引起其他变化的机器.违背热力学第二定律,不可能实现.1.Δ1.(2017·桂林模拟)一定质量的理想气体从状态a 开始,经历三个过程ab 、bc 、ca 回到原状态,其V -T 图象如图13-3-1所示,p a 、p b 、p c 分别表示状态a 、b 、c 的压强,下列判断正确的是( )图13-3-1A .过程ab 中气体一定吸热B .p c =p b >p aC .过程bc 中分子势能不断增大D .过程bc 中每一个分子的速率都减小E .过程ca 中气体吸收的热量等于对外界做的功ABE [由题图知,该理想气体从a 到b 为等容变化,外界对气体做功为零,温度升高,内能增大,根据ΔU =Q +W ,可知气体一定吸热,选项A 正确;从b 到c 为等压变化,故p c =p b ,而从a 到b 为等容变化,根据查理定律p =CT ,可知温度升高,压强变大,故p b >p a ,选项B 正确;理想气体没有分子势能,选项C 错误;从b 到c ,温度降低,分子的平均动能降低,平均速率减小,但不是每一个分子的速率都减小,选项D 错误;从c 到a ,气体发生等温变化,内能不变,气体对外界做功,吸收热量,根据ΔU =Q +W ,气体吸收的热量等于对外界做的功,选项E 正确.]2.一定质量的气体,在从状态1变化到状态2的过程中,吸收热量280 J ,并对外做功120 J ,试问:(1)这些气体的内能发生了怎样的变化?(2)如果这些气体又返回原来的状态,并放出了240 J 热量,那么在返回的过程中是气体对外界做功,还是外界对气体做功?做功多少?【解析】(1)由热力学第一定律可得ΔU=W+Q=-120 J+280 J=160 J,气体的内能增加了160 J.(2)由于气体的内能仅与状态有关,所以气体从状态2回到状态1的过程中内能的变化应等于从状态1到状态2的过程中内能的变化,则从状态2到状态1的内能应减少160 J,即ΔU′=-160 J,又Q′=-240 J,根据热力学第一定律得:ΔU′=W′+Q′,所以W′=ΔU′-Q′=-160 J-(-240 J)=80 J,即外界对气体做功80 J.【答案】(1)增加了160 J(2)外界对气体做功80 J如果研究对象是理想气体,则由于理想气体没有分子势能,所以当它的内能变化时,主要体现在分子动能的变化上,从宏观上看就是温度发生了变化.(1)“自发地”指明了热传递等热力学宏观现象的方向性,不需要借助外界提供能量的帮助.(2)“不产生其他影响”的含义是发生的热力学宏观过程只在本系统内完成,对周围环境不产生热力学方面的影响.如吸热、放热、做功等.2.热力学第二定律的实质热力学第二定律的每一种表述,都揭示了大量分子参与宏观过程的方向性,进而使人们认识到自然界中进行的涉及热现象的宏观过程都具有方向性.3.热力学过程方向性实例热量Q能自发传给低温物体.(1)高温物体热量Q不能自发传给能自发地完全转化为(2)功热.不能自发地且不能完全转化为能自发膨胀到(3)气体体积V1气体体积V2(V1<V2).不能自发收缩到能自发混合成(4)不同气体A和B混合气体AB.不能自发分离成4.两类永动机的比较1.下列关于热力学第二定律的说法正确的是()A.所有符合能量守恒定律的宏观过程都能真实发生B.一切与热现象有关的宏观自然过程都是不可逆的C.机械能可以全部转化为内能,而内能无法全部用来做功以转化成机械能而不引起其他变化D.气体向真空的自由膨胀是可逆的E.热运动的宏观过程会有一定的方向性BCE[符合能量守恒定律但不符合热力学第二定律的宏观过程不能发生,选项A错;气体向真空的自由膨胀是不可逆的,选项D错.]2.(2017·唐山二模)根据热力学定律,下列说法正确的是()A.第二类永动机违反能量守恒定律,因此不可能制成B.效率为100%的热机是不可能制成的C.电冰箱的工作过程表明,热量可以从低温物体向高温物体传递D.从单一热源吸收热量,使之完全变为功是提高机械效率的常用手段E.吸收了热量的物体,其内能也不一定增加BCE[第二类永动机不可能制成,是因它违反了热力学第二定律,故A错误;效率为100%的热机是不可能制成的,故B正确;电冰箱的工作过程表明,热量可以从低温物体向高温物体传递,故C正确;从单一热源吸收热量,使之完全变为功是不可能实现的,故D错误;改变内能的方式有做功和热传递,吸收了热量的物体,其内能也不一定增加,E正确.][母题](2017·潍坊模拟)如图13-3-2所示在绝热气缸内,有一绝热轻活塞封闭一定质量的气体,开始时缸内气体温度为27 ℃,封闭气柱长9 cm,活塞横截面积S=50 cm2.现通过气缸底部电阻丝给气体加热一段时间,此过程中气体吸热22 J,稳定后气体温度变为127 ℃。
高考物理一轮复习 第十三章 热学 第2节 气体教案 鲁科版-鲁科版高三全册物理教案
第2节气体一、气体压强产生原因由于大量分子无规则运动而碰撞器壁,形成对器壁各处均匀、持续的压力,作用在器壁单位面积上的压力叫做气体的压强决定因素宏观上一定质量的气体压强取决于其温度和体积微观上取决于分子的平均动能和分子的密集程度二、气体实验定律玻意耳定律查理定律盖·吕萨克定律内容一定质量的某种气体,在温度不变的情况下,压强与体积成反比一定质量的某种气体,在体积不变的情况下,压强与热力学温度成正比一定质量的某种气体,在压强不变的情况下,其体积与热力学温度成正比表达式p1V1=p2V211pT=22pT或12pp=12TT11VT=22VT或12VV=12TT图象三、理想气体的状态方程1.宏观上讲,理想气体是指在任何条件下始终遵从气体实验定律不太大、温度不太低的条件下,可视为理想气体.2.微观上讲,理想气体的分子间除碰撞外无其他作用力,分子本身没有体积,即它所占据的空间认为都是可以被压缩的空间.3.状态方程:=222p V T 或pVT=C(常量). 四、气体分子运动特点1.气体分子间距较大,分子力为零,分子间除碰撞外不受其他力作用,向各个方向运动的气体分子数目相等.2.分子做无规则运动,分子速率按“中间多,两头少”的统计规律分布.3.温度一定时某种气体分子的速率分布是确定的,温度升高时,速率小的分子数减少,速率大的分子数增多,分子的平均速率增大,但不是每个分子的速率都增大.如图所示(氧气分子的速率分布图象).(1)0 ℃的温度可用热力学温度粗略地表示为273 K.( √ ) (2)压强极大的气体不遵从气体实验定律.( √ ) (3)气体的温度升高,压强可能不变.( √ )(4)一定质量的理想气体的内能只与温度有关.( √ ) ( A )C.气体分子热运动的平均动能减小,气体的压强一定减小D.单位体积的气体分子数增加,气体的压强一定增大解析:气体压强为气体分子对器壁单位面积的撞击力,故A 正确;平均作用力不是压强,B 错误;气体压强的大小与气体分子的平均动能和气体分子密集程度有关,故C,D 错.3.对一定质量的气体来说,下列几点能做到的是( C )B.保持压强不变,同时升高温度并减小体积C.保持温度不变,同时增加体积并减小压强D.保持体积不变,同时增加压强并降低温度 解析:根据理想气体状态方程pVT=C 逐一分析,只有C 正确. 4.如图所示,一个横截面积为S 的圆筒形容器竖直放置,金属块A 的上表面是水平的,下表面是倾斜的,下表面与水平面的夹角为θ.金属块的质量为M,不计金属块与容器内壁之间的摩擦,若大气压强为p 0,则被金属块封闭在容器中的气体的压强p 为( D )+cos Mg SθB.0cos p θ+cos MgS θ0+2cos θMg S 0+MgS解析:对金属块进行受力分析,重力Mg,大气压的作用力p 0S,封闭气体对它的作用力cos pSθ,容器侧壁的作用力F,如图所示.由于不需要求出侧壁的作用力,所以只考虑竖直方向合外力为零,就可以求被封闭的气体压强.金属块在竖直方向上合外力为零,有p 0S+Mg=cos pS θcos θ,即p=p 0+MgS.考点一 气体压强的产生与计算气体压强是气体分子热运动撞击器壁产生的压力,因此可根据平衡条件或牛顿运动定律计算气体压强的大小.(1)活塞模型如图所示是最常见的封闭气体的两种方式.对“活塞模型”类求压强的问题,其基本的方法就是先对活塞进行受力分析,然后根据平衡条件或牛顿第二定律列方程.图(甲)中活塞的质量为m,活塞横截面积为S,外界大气压强为p0.由.于活塞处于平衡状态,所以p0S+mg=pS.则气体的压强为p=p0+mgS图(乙)中的液柱也可以看成一“活塞”,由于液体处于平衡状态,所以pS+mg=p0S.=p0-ρgh.则气体压强为p=p0-mgS(2)连通器模型B+ρgh2=p A.而p A=p0+ρgh1,所以气体B的压强为p B=p0+ρg(h1-h2).(1)在考虑与气体接触的液柱所产生的附加压强p=ρgh时,应特别注意h是表示液柱竖直高度,不一定是液柱长度.(2)特别注意大气压强的作用,不要漏掉大气压强.[例1] 若已知大气压强为p0,图中各装置均处于静止状态,图中液体密度均为ρ,求被封闭气体的压强.解析:在(甲)图中,以高为h的液柱为研究对象,由二力平衡知p甲S+ρghS=p0S所以p甲=p0-ρgh.在图(乙)中,以B液面为研究对象,由平衡条件知p乙S+ρghS=p0S,得p乙=p0-ρgh.在图(丙)中,以B液面为研究对象,有p丙·S+ρghsin 60°·S=p0·S所以p丙=p0-32ρgh.在图(丁)中,以液面A为研究对象,由平衡条件得p丁S=(p0+ρgh1)S所以p丁=p0+ρgh1.在图(戊)中,从开口端开始计算:右端为大气压p0,同种液体同一水平面上的压强相同,所以b 气柱的压强p b=p0+ρg(h2-h1),而a气柱的压强为p a=p b-ρgh3=p0+ρg(h2-h1-h3).答案:(甲):p0-ρgh(乙):p0-ρgh(丙):p0-32ρgh(丁):p0+ρgh1(戊):p a=p0+ρg(h2-h1-h3)p b=p0+ρg(h2-h1)平衡状态下气体压强的求法平衡法选取与气体接触的液柱(或活塞)为研究对象进行受力分析,得到液柱(或活塞)的受力平衡方程,求得气体的压强等压法在连通器中,同一种液体(中间不间断)同一深度处压强相等.液体内深h处的总压强p=p0+ρgh,p0为液面上方的压强液片法选取假想的液体薄片(自身重力不计)为研究对象,分析液片两侧受力情况,建立平衡方程,消去面积,得到液片两侧压强相等方程,求得气体的压强[针对训练] 如图中两个气缸质量均为M,内部横截面积均为S,两个活塞的质量均为m,左边的气缸静止在水平面上,右边的活塞和气缸竖直悬挂在天花板下.两个气缸内分别封闭有一定质量的空气A,B,大气压为p 0,活塞与气缸间无摩擦,重力加速度为g,求封闭气体A,B 的压强各多大?解析:如图(a)中选活塞为研究对象.由平衡条件得p A S=p 0S+mg 得p A =p 0+mgS如图(b)中选气缸为研究对象,则p B =p 0-MgS. 答案:p 0+mg Sp 0-MgS 考点二 气体实验定律的应用=112222122121212:():():(?)p V p V p V p p T T T V VT T ⎧⎪=⎪⎪⎪=⎨⎪⎪=⎪⎪⎩温度不变玻意耳定律体积不变查理定律压强不变盖吕萨克定律(1)查理定律的推论:Δp=11p T ΔT. (2)盖·吕萨克定律的推论:ΔV=11V T ΔT.[例2] (2019·全国卷Ⅱ,33)如图,一容器由横截面积分别为2S 和S 的两个气缸连通而成,容器平放在水平地面上,气缸内壁光滑.整个容器被通过刚性杆连接的两活塞分隔成三部分,分别充有氢气、空气和氮气.平衡时,氮气的压强和体积分别为p 0和V 0,氢气的体积为2V 0,空气的压强为p.现缓慢地将中部的空气全部抽出,抽气过程中氢气和氮气的温度保持不变,活塞没有到达两气缸的连接处,求:(1)抽气前氢气的压强; (2)抽气后氢气的压强和体积.解析:(1)设抽气前氢气的压强为p 10,根据力的平衡条件得 (p 10-p)·2S=(p 0-p)·S① 得p 10=12(p 0+p).②(2)设抽气后氢气的压强和体积分别为p 1和V 1,氮气的压强和体积分别为p 2和V 2,根据力的平衡条件有 p 2·S=p 1·2S③由玻意耳定律得p 1V 1=p 10·2V 0④ p 2V 2=p 0·V 0⑤由于两活塞用刚性杆连接,故 V 1-2V 0=2(V 0-V 2)⑥联立②③④⑤⑥式解得p 1=12p 0+14p V 1=0004(p)2pp V p ++.答案:(1)12(p 0+p) (2)12p 0+14p0004(p)2pp V p ++题组训练1.(2019·某某某某二检)如图所示,横截面积S=100 cm 2的容器内,有一个用弹簧和底面相连的活塞,活塞的气密性良好,当容器内气体的温度T 1=300 K 时,容器内外的压强均为p 0=1.0×105Pa,活塞和底面相距L 1=10 cm,弹簧的劲度系数k=1 000 N/m;在活塞上放物体甲后,活塞最终下降d=2 cm 后保持静止,容器内气体的温度仍为T 1=300 K,活塞质量及活塞与容器壁间的摩擦均不计,取g=10 m/s 2. (1)求物体甲的质量m 1;(2)在活塞上再放上物体乙,若把容器内气体加热到T 2=330 K,系统平衡后,活塞保持放上物体甲平衡后的位置不变,求物体乙的质量m 2.解析:(1)活塞上放上物体甲后,系统稳定后气体的压强为 p=p 0+1g kdm S- 容器内的气体做等温变化,则有 p 0L 1S=p(L 1-d)S 解得m 1=27 kg.(2)设活塞上再放上物体乙时,系统稳定后气体的压强为p′,容器内的气体做等容变化, 则有1p T =2p T ' 由平衡条件有m 2g=(p′-p)S 解得m 2=12.5 kg.答案:(1)27 kg (2)12.5 kg2.(2019·某某某某质检)如图,水平放置右端开口的绝热气缸,横截面积为S,左端有一电阻丝可对气体加热.绝热活塞A(厚度不计)封闭一定质量的理想气体,活塞与气缸的最大静摩擦力为f m =12p 0S,大气压强p 0及室温T 0均不变.初始时刻活塞恰好无摩擦,气体体积为气缸容积的三分之一,气体温度为T 0.设最大静摩擦力等于滑动摩擦力,现通过电阻丝给气体缓慢加热.(1)温度多大时,活塞开始滑动; (2)温度多大时,活塞到达气缸口.解析:(1)假设活塞开始滑动时封闭的气体压强为p 1,对活塞受力分析,由受力平衡得 p 1S=p 0S+f m对封闭的气体,由查理定律得00p T =11p T 解得T 1=32T 0.(2)设气缸容积为V,活塞运动过程中气体的压强不变.由盖·吕萨克定律得11V 3T =2V T 解得T 2=92T 0.答案:(1)32T 0 (2)92T 0 3.(2019·全国卷Ⅲ,33)如图,一粗细均匀的细管开口向上竖直放置,管内有一段高度为2.0 cm 的水银柱,水银柱下密封了一定量的理想气体,水银柱上表面到管口的距离为2.0 cm.若将细管倒置,水银柱下表面恰好位于管口处,且无水银滴落,管内气体温度与环境温度相同.已知大气压强为76 cmHg,环境温度为296 K. (1)求细管的长度;(2)若在倒置前,缓慢加热管内被密封的气体,直到水银柱的上表面恰好与管口平齐为止,求此时密封气体的温度.解析:(1)设细管的长度为L,横截面的面积为S,水银柱高度为h;初始时,设水银柱上表面到管口的距离为h 1,被密封气体的体积为V,压强为p;细管倒置时,气体体积为V 1,压强为p 1.由玻意耳定律有 pV=p 1V 1① 由力的平衡条件有 p=p 0+ρgh② p 1=p 0-ρgh③式中,ρ,g 分别为水银的密度和重力加速度的大小,p 0 V=S(L-h 1-h)④ V 1=S(L-h)⑤由①②③④⑤式和题给条件得 L=41 cm.⑥(2)设气体被加热前后的温度分别为T 0和T,由盖·吕萨克定律有0V T =1V T⑦ 由④⑤⑥⑦式和题给数据得 T=312 K.答案:(1)41 cm (2)312 K考点三 气体状态变化中的图象问题名称特点图象p VpV=CT(其中C 为常量),即pV 之积越大的等温线对应的温度越高,线离原点越远p1Vp=CT 1V,斜率k=CT,即斜率越大对应的温度越高 p T p=C V T,斜率k=CV ,即斜率越大对应的体积越小 V TV=C p T,斜率k=Cp,即斜率越大对应的压强越小[例3] 一定质量的理想气体经历了温度缓慢升高的变化,如图所示,p T 和V T 图象各记录了其部分变化过程,试求:(1)温度600 K 时气体的压强;(2)在p T 图象上将温度从400 K 升高到600 K 的变化过程补充完整.解析:(1)已知p 1=1.0×105Pa,V 1=2.5 m 3,T 1=400 K,V 2=3 m 3,T 2=600 K,由理想气体状态方程有 =222p V T 得p 2=11212p V T TV =1.25×105Pa. (2)气体从T 1=400 K 升高到T 3=500 K,经历了等容变化,由查理定律:11p T =33pT ,得气体压强p 3=1.25×105Pa,气体从T 3=500 K 变化到T 2=600 K,经历了等压变化,画出p T 图象如图.答案:(1)1.25×105Pa (2)图见解析气体状态变化图象的分析方法(1)明确点、线的物理意义:求解气体状态变化的图象问题,应当明确图象上的点表示一定质量的理想气体的一个平衡状态,它对应着三个状态参量;图象上的某一条直线段或曲线段表示一定质量的理想气体状态变化的一个过程.(2)明确图象斜率的物理意义:在V T 图象(p T 图象)中,比较两个状态的压强(或体积)大小,可以比较这两个状态到原点连线的斜率的大小,其规律是:斜率越大,压强(或体积)越小;斜率越小,压强(或体积)越大.(3)明确图象面积的物理意义:在p V 图象中,p V 图线与V 轴所围面积表示气体对外界或外界对气体所做的功.1.一定质量的理想气体经历一系列变化过程,如图所示,下列说法正确的是( C )A.b→c 过程中,气体压强不变,体积增大B.a→b 过程中,气体体积减小,压强减小C.c→a 过程中,气体压强增大,体积不变D.c→a 过程中,气体内能增大,体积变小解析:由题图可知b→c 过程中,气体压强不变,温度降低,即T b >T c ,根据b b V T =ccV T ,可得V b >V c ,即体积减小,故A 错误;由题图可知a→b 过程中气体的温度保持不变,即气体发生等温变化,由题图可知p a >p b ,根据玻意耳定律p a V a =p b V b ,可得V a <V bpV T =C,可得p T =CV,可知c→a 过程中气体的体积保持不变,即发生等容变化,由题图可知,压强增大,故C 正确.由选项C 分析可知c→a 的过程中,气体的体积不变,温度升高,而理想气体的内能与气体的体积无关,仅与气体的物质的量和温度有关,并且温度升高气体的内能增大,故D 错误.2.(2019·全国Ⅱ卷,33)如p V 图所示,1,2,3三个点代表某容器中一定量理想气体的三个不同状态,对应的温度分别是T 1,T 2,T3.用N 1,N 2,N 3分别表示这三个状态下气体分子在单位时间内撞击容器壁上单位面积的平均次数,则N 1N 2,T 1T 3,N 2N 3.(均选填“大于”“小于”或“等于”)解析:由图象可知,理想气体在状态1,2的体积相等,在状态2,3压强相等;根据理想气体状态方程得=222p V T ,因V 1=V 2,故11p T =22pT ,可得T 1=2T 2,即T 1>T 2,由于气体分子密度相同,温度高,则在单位时间内撞击容器壁上单位面积的次数多,即N 1> N 2;由于p 1V 1=p 3V 3,因此T 3=T 1>T 2;又p 2=p 3,而状态2的气体分子的密度大,分子运动缓慢,分子碰撞容器壁的平均作用力小,状态3的气体分子密度小,分子运动剧烈,分子碰撞容器壁的平均作用力大,故状态3下气体分子在单位时间内撞击容器壁上单位面积的次数少,即N 2>N 3. 答案:大于 等于 大于3.如图(甲)是一定质量的气体由状态A 经过状态B 变为状态C 的V T 图象.已知气体在状态A 时的压强是1.5×105Pa.(1)写出A→B 过程中压强变化的情形,并根据图象提供的信息,计算图(甲)中T A 的值. (2)请在图(乙)坐标系中,作出该气体由状态A 经过状态B 变为状态C 的p T 图象,并在图线相应的位置上标出字母A,B,C.如果需要计算才能确定的有关坐标值,请写出计算过程. 解析:(1)从题图(甲)可以看出,A 与B 连线的延长线过原点,所以A→B 是等压变化,即p A =p B . 根据盖·吕萨克定律可得A A V T =BBV T , 所以T A =A B V V T B =0.40.6×300 K=200 K. (2)由题图(甲)可知,B→C 是等容变化,根据查理定理得B B p T =CCp T , 所以p C =C B T T p B =400300×1.5×105 Pa=2.0×105Pa, 则可画出状态A→B→C 的p T 图象如图所示. 答案:见解析1.(2014·某某卷,29)如图为一定质量理想气体的压强p 与体积V 的关系图象,它由状态A 经等容过程到状态B,再经等压过程到状态C.设A,B,C 状态对应的温度分别为T A ,T B ,T C ,则下列关系式中正确的是( C )A<T B ,T B <T CA >T B ,T B =T C A>T B ,T B <T CA =T B ,T B >T C解析:状态A 至状态B 为等容变化,应有A A p T =BBp T ,因为p A >p B ,所以T A >T B ,A,D 项错误;状态B 至状态C 为等压变化,应有B B V T =CCV T ,因为V B <V C ,所以T B <T C ,B 项错误,C 项正确. 2.(2013·某某卷,29)某自行车轮胎的容积为V,里面已有压强为p 0的空气,现在要使轮胎内的气压增大到p,设充气过程为等温过程,空气可看作理想气体,轮胎容积保持不变,则还要向轮胎充入温度相同,压强也是p 0,体积为的空气( C ) A.0p p V B.0p p V C.(0p p -1)V D.( 0pp +1)V 解析:取充入气体后的轮胎内的气体为研究对象,设充入气体体积为V′,则初态p 1=p 0,V 1=V+V′; 末态p 2=p,V 2=V,由玻意耳定律可得p 0(V+V′)=pV, 解得V′=(pp -1)V, 故选项C 正确.0.13 m 3,炉腔抽真空后,在室温下用压缩机将10瓶氩气压入到炉腔中.已知每瓶氩气的容积为3.2×10-2m 3,使用前瓶中气体压强为 1.5×107Pa,使用后瓶中剩余气体压强为 2.0×106Pa;室温温度为27 ℃.氩气可视为理想气体. (1)求压入氩气后炉腔中气体在室温下的压强;(2)将压入氩气后的炉腔加热到1 227 ℃,求此时炉腔中气体的压强.解析:(1)设初始时每瓶气体的体积为V 0,压强为p 0;使用后气瓶中剩余气体的压强为p 1,假设体积为V 0,压强为p 0的气体压强变为p 1时,其体积膨胀为V 1,由玻意耳定律 p 0V 0=p 1V 1①被压入炉腔的气体在室温和p 1条件下的体积为 V 1′=V 1-V 0②设10瓶气体压入完成后炉腔中气体的压强为p 2,体积为V 2,由玻意耳定律 p 2V 2=10p 1V 1′③联立①②③式并代入题给数据得p 2=3.2×107Pa.④(2)设加热前炉腔的温度为T 0,加热后炉腔的温度为T 1,气体压强为p 3,由查理定律31p T =2p T ⑤ 联立④⑤式并代入数据得 p 3=1.6×108Pa. 答案:(1)3.2×107Pa (2)1.6×108Pa4.(2019·某某某某模拟)如图所示,是一个连通器装置,连通器的右管半径为左管的两倍,左端封闭,封有长为30 cm 的空气柱,左右两管水银面高度差为37.5 cm,左端封闭端下60 cm 处有一细管用开关D 封闭,细管上端=75 cmHg.求稳定后左端管内的所有空气柱的总长度为多少?解析:空气进入后将左端水银柱隔为两段,上段为30 cm, 初始状态左端上面空气柱压强p 1=p 0-p h1=75 cmHg-37.5 cmHg=37.5 cmHg, 末状态左端上面空气柱压强p 2=p 0-p h2=75 cmHg-30 cmHg=45 cmHg, 由玻意耳定律p 1L 1S=p 2L 2S 得L 2==37.53045cm=25 cm 上段水银柱上移5 cm,下段水银柱下移到与右端水银柱等高,设下移的距离为x,由于U 形管右管半径为左管半径的2倍,则右管横截面积为左管的4倍,由7.5 cm-x=4x ,解得x=6 cm, 所以左管所有空气柱总长为 L=(6+5+25)cm=36 cm.答案:36 cm。
2018版高考物理(全国通用)大一轮复习讲义文档:第十三章热学第1讲含答案
[高考命题解读]分析年份高考(全国卷)四年命题情况对照分析题号命题点1。
考查方式从近几年高考题来看,对于热学内容的考查,形式比较固定,一般第(1)问为选择题,5个选项,并且是对热学单一知识点从不同角度设计问题;第(2)2013年Ⅰ卷33题第(1)问选择题,分子力及分子力做功第(2)问计算题,活塞封闭的关联气体模型问题Ⅱ卷33题第(1)问选择题,热现象问题的组合第(2)问计算题,液体封闭的关联气体模型问题2014年Ⅰ卷33题第(1)问选择题,气体的状态变化及图象问题第(2)问计算题,活塞封闭气体的多Ⅱ卷33题第(1)问选择题,气体的状态变化及图象问题第(2)问计算题,等温状态下的变质量问题Ⅲ卷33题第(1)问选择题,内能的相关内容第(2)问计算题,活塞与液柱封闭关联气体的多过程问题第1讲分子动理论内能一、分子动理论1.物体是由大量分子组成的(1)分子的大小①分子的直径(视为球模型):数量级为10-10 m;②分子的质量:数量级为10-26 kg。
(2)阿伏加德罗常数①1 mol的任何物质都含有相同的粒子数.通常可取N A=6.02×1023 mol-1;②阿伏加德罗常数是联系宏观物理量和微观物理量的桥梁.2.分子永不停息地做无规则运动(1)扩散现象①定义:不同物质能够彼此进入对方的现象;②实质:扩散现象并不是外界作用引起的,也不是化学反应的结果,而是由分子的无规则运动产生的物质迁移现象,温度越高,扩散现象越明显.(2)布朗运动①定义:悬浮在液体中的小颗粒的永不停息地无规则运动;②实质:布朗运动反映了液体分子的无规则运动;③特点:颗粒越小,运动越明显;温度越高,运动越剧烈.(3)热运动①分子永不停息地做无规则运动叫做热运动;②特点:分子的无规则运动和温度有关,温度越高,分子运动越激烈.3.分子间同时存在引力和斥力(1)物质分子间存在空隙,分子间的引力和斥力是同时存在的,实际表现出的分子力是引力和斥力的合力;(2)分子力随分子间距离变化的关系:分子间的引力和斥力都随分子间距离的增大而减小,随分子间距离的减小而增大,但斥力比引力变化得快;图1(3)分子力与分子间距离的关系图线由分子间的作用力与分子间距离关系图线(如图1所示)可知:①当r=r0时,F引=F斥,分子力为零;②当r>r0时,F引>F斥,分子力表现为引力;③当r<r0时,F引<F斥,分子力表现为斥力;④当分子间距离大于10r0(约为10-9 m)时,分子力很弱,可以忽略不计.[深度思考] 当两个分子之间的距离大于r0时,分子间只有引力,当小于r0时,分子间只有斥力,这种说法是否正确?答案不正确.分子间引力和斥力是同时存在的.二、温度和内能1.温度一切达到热平衡的系统都具有相同的温度.2.两种温标摄氏温标和热力学温标.关系:T=t+273.15 K.3.分子的动能(1)分子动能是分子热运动所具有的动能;(2)分子热运动的平均动能是所有分子热运动动能的平均值,温度是分子热运动的平均动能的标志;(3)分子热运动的总动能是物体内所有分子热运动动能的总和.4.分子的势能(1)意义:由于分子间存在着引力和斥力,所以分子具有由它们的相对位置决定的能.(2)分子势能的决定因素①微观上:决定于分子间距离和分子排列情况;②宏观上:决定于体积和状态.5.物体的内能(1)概念理解:物体中所有分子热运动的动能和分子势能的总和,是状态量;(2)决定因素:对于给定的物体,其内能大小由物体的温度和体积决定,即由物体内部状态决定;(3)影响因素:物体的内能与物体的位置高低、运动速度大小无关;(4)改变物体内能的两种方式:做功和热传递.[深度思考]当两个分子从无穷远逐渐靠近时,分子力大小如何变化,分子力做功情况如何?分子势能如何变化?答案分子力先增大后减小再增大;分子力先做正功,后做负功;分子势能先减小后增大.1.(人教版选修3-3P7第2题改编)以下关于布朗运动的说法正确的是( )A.布朗运动就是分子的无规则运动B.布朗运动证明,组成固体小颗粒的分子在做无规则运动C.一锅水中撒一点胡椒粉,加热时发现水中的胡椒粉在翻滚.这说明温度越高布朗运动越激烈D.在显微镜下可以观察到煤油中小粒灰尘的布朗运动,这说明煤油分子在做无规则运动答案D2.关于温度的概念,下列说法中正确的是( )A.温度是分子平均动能的标志,物体温度高,则物体的分子平均动能大B.物体温度高,则物体每一个分子的动能都大C.某物体内能增大时,其温度一定升高D.甲物体温度比乙物体温度高,则甲物体的分子平均速率比乙物体的大答案A3.对内能的理解,下列说法正确的是( )A.系统的内能是由系统的状态决定的B.做功可以改变系统的内能,但是单纯地对系统传热不能改变系统的内能C.不计分子之间的分子势能,质量和温度相同的氢气和氧气具有相同的内能D.1 g 100 ℃水的内能小于1 g 100 ℃水蒸气的内能答案AD解析系统的内能是一个只依赖于系统自身状态的物理量,所以是由系统的状态决定的,A正确;做功和热传递都可以改变系统的内能,B错误;质量和温度相同的氢气和氧气的平均动能相同,但它们的物质的量不同,内能不同,C错误;在1 g 100 ℃的水变成100 ℃水蒸气的过程中,分子间距离变大,要克服分子间的引力做功,分子势能增大,所以1 g 100 ℃水的内能小于1 g 100 ℃水蒸气的内能,D正确.4.根据分子动理论,下列说法正确的是()A.一个气体分子的体积等于气体的摩尔体积与阿伏加德罗常数之比B.显微镜下观察到的墨水中的小炭粒所做的不停地无规则运动,就是分子的运动C.分子间的相互作用的引力和斥力一定随分子间的距离增大而增大D.分子势能随着分子间距离的增大,可能先减小后增大答案D解析由于气体分子的间距大于分子直径,故气体分子的体积小于气体的摩尔体积与阿伏加德罗常数之比,故A错误;显微镜下观察到的墨水中的小炭粒不停地做无规则运动,是布朗运动,它是分子无规则运动的体现,但不是分子的运动,故B错误;分子间的相互作用力随分子间距离增大而减小,但斥力减小得更快,故C错误;若分子间距是从小于平衡距离开始变化,则分子力先做正功再做负功,故分子势能先减小后增大,故D正确.5.(人教版选修3-3P9第4题)如图2所示,把一块洗净的玻璃板吊在橡皮筋的下端,使玻璃板水平地接触水面.如果你想使玻璃板离开水面,向上拉橡皮筋的力必须大于玻璃板的重量.请解释为什么.图2答案因为玻璃板和水的分子间存在分子引力.命题点一分子动理论和内能的基本概念例1 下列说法正确的是()A.只要知道水的摩尔质量和水分子的质量,就可以计算出阿伏加德罗常数B.悬浮微粒越大,在某一瞬间撞击它的液体分子数就越多,布朗运动越明显C.在使两个分子间的距离由很远(r>10-9 m)减小到很难再靠近的过程中,分子间作用力先减小后增大;分子势能不断增大D.温度升高,分子热运动的平均动能一定增大,但并非所有分子的速率都增大E.物体内热运动速率大的分子数占总分子数比例与温度有关答案ADE解析悬浮微粒越大,在某一瞬间撞击它的液体分子数越多,受力越趋于平衡,布朗运动越不明显,B错误.在使两个分子间的距离由很远(r>10-9 m)减小到很难再靠近的过程中,分子间作用力先增大后减小再增大,分子势能先减小后增大,C错.1.下列说法正确的是( )A.布朗运动是液体分子的运动,它说明分子永不停息地做无规则运动B.扩散现象表明,分子在永不停息地运动C.当分子间距离增大时,分子间引力增大,分子间斥力减小D.当分子间距等于r0时,分子间的引力和斥力都为零答案B2.关于分子力,下列说法中正确的是()A.碎玻璃不能拼合在一起,说明分子间斥力起作用B.将两块铅压紧以后能连在一块,说明分子间存在引力C.水和酒精混合后的体积小于原来体积之和,说明分子间存在引力D.固体很难被拉伸,也很难被压缩,说明分子间既有引力又有斥力E.分子间的引力和斥力同时存在,都随分子间距离的增大而减小答案BDE命题点二微观量估算的两种建模方法1.求解分子直径时的两种模型(对于固体和液体)(1)把分子看成球形,d=错误!.(2)把分子看成小立方体,d=错误!。
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十三热学第1节分子动理论内能一、分子动理论1.物体是由大量分子组成的(1)分子模型:主要有两种模型,固体与液体分子通常用球体模型,气体分子通常用立方体模型.(2)分子的大小①分子直径:数量级是10-10 m;②分子质量:数量级是10-26 kg;③测量方法:油膜法.(3)阿伏加德罗常数1 mol任何物质所含有的粒子数,N A=6.02³1023 mol-1.2.分子热运动分子永不停息的无规则运动.(1)扩散现象相互接触的不同物质彼此进入对方的现象.温度越高,扩散越快,可在固体、液体、气体中进行.(2)布朗运动悬浮在液体(或气体)中的微粒的无规则运动,微粒越小,温度越高,布朗运动越显著.3.分子力分子间同时存在引力和斥力,且都随分子间距离的增大而减小,随分子间距离的减小而增大,但总是斥力变化得较快.二、内能1.分子平均动能(1)所有分子动能的平均值.(2)温度是分子平均动能的标志.2.分子势能由分子间相对位置决定的能,在宏观上分子势能与物体体积有关,在微观上与分子间的距离有关.3.物体的内能(1)内能:物体中所有分子的热运动动能与分子势能的总和.(2)决定因素:温度、体积和物质的量.三、温度1.意义:宏观上表示物体的冷热程度(微观上标志物体中分子平均动能的大小).2.两种温标(1)摄氏温标t:单位℃,在1个标准大气压下,水的冰点作为0 ℃,沸点作为100 ℃,在0 ℃~100 ℃之间等分100份,每一份表示1 ℃.(2)热力学温标T:单位K,把-273.15 ℃作为0 K.(3)就每一度表示的冷热差别来说,两种温度是相同的,即ΔT=Δt.只是零值的起点不同,所以二者关系式为T=t+273.15.(4)绝对零度(0 K),是低温极限,只能接近不能达到,所以热力学温度无负值.[自我诊断]1.判断正误(1)质量相等的物体含有的分子个数不一定相等.(√)(2)组成物体的每一个分子运动是有规律的.(³)(3)布朗运动是液体分子的运动.(³)(4)分子间斥力随分子间距离的减小而增大,但分子间引力却随分子间距离的减小而减小.(³)(5)内能相同的物体,温度不一定相同.(√) (6)分子间无空隙,分子紧密排列.(³)2.(多选)墨滴入水,扩而散之,徐徐混匀.关于该现象的分析正确的是( ) A .混合均匀主要是由于碳粒受重力作用B .混合均匀的过程中,水分子和碳粒都做无规则运动C .使用碳粒更小的墨汁,混合均匀的过程进行得更迅速D .墨汁的扩散运动是由于碳粒和水分子发生化学反应引起的解析:选BC.根据分子动理论的知识可知,最后混合均匀是扩散现象,水分子做无规则运动,碳粒做布朗运动,由于布朗运动的剧烈程度与颗粒大小和温度有关,所以使用碳粒更小的墨汁,布朗运动会更明显,则混合均匀的过程进行得更迅速,故选B 、C.3.关于物体的内能,以下说法正确的是( ) A .不同物体,温度相等,内能也相等 B .所有分子的势能增大,物体内能也增大C .温度升高,分子平均动能增大,但内能不一定增大D .只要两物体的质量、温度、体积相等,两物体的内能一定相等解析:选 C.不同物体,温度相等,分子平均动能相等,分子动能不一定相等,不能说明内能也相等,A 错误;所有分子的势能增大,不能反映分子动能如何变化,不能确定内能也增大,B 错误;两物体的质量、温度、体积相等,但其物质的量不一定相等,不能得出内能相等,D 错误,C 正确.考点一 宏观量与微观量的计算1.微观量:分子体积V 0、分子直径d 、分子质量m 0.2.宏观量:物体的体积V 、摩尔体积V m 、物体的质量m 、摩尔质量M 、物体的密度ρ. 3.关系(1)分子的质量:m 0=M N A =ρV mN A .(2)分子的体积:V 0=V m N A =MρN A.(3)物体所含的分子数:N =VV m ²N A =mρV m²N A或N =m M²N A =ρVM²N A .4.分子的两种模型(1)球体模型直径d = 36V 0π.(常用于固体和液体)(2)立方体模型边长d =3V 0.(常用于气体)对于气体分子,d =3V 0的值并非气体分子的大小,而是两个相邻的气体分子之间的平均距离.1.(多选)若以μ表示水的摩尔质量,V 表示在标准状态下水蒸气的摩尔体积,ρ表示在标准状态下水蒸气的密度,N A 表示阿伏加德罗常数,m 、v 分别表示每个水分子的质量和体积,下面关系正确的是( )A .N A =ρVmB .ρ=μN A vC .ρ<μN A vD .m =μN A解析:选ACD.由于μ=ρV ,则N A =μm =ρV m ,变形得m =μN A,故A 、D 正确;由于分子之间有空隙,所以N A v <V ,水的密度为ρ=μV <μN A v,故C 正确,B 错误.2.(多选)已知铜的摩尔质量为M (kg/mol),铜的密度为ρ(kg/m 3),阿伏加德罗常数为N A (mol -1).下列判断正确的是( )A .1 kg 铜所含的原子数为N A MB .1 m 3铜所含的原子数为MN AρC .1个铜原子的质量为M N A(kg) D .1个铜原子的体积为MρN A(m 3)解析:选ACD.1 kg 铜所含的原子数N =1M N A =N A M,A 正确;同理,1 m 3铜所含的原子数N=ρM N A =ρN A M ,B 错误;1个铜原子的质量m 0=M N A (kg),C 正确;1个铜原子的体积V 0=m 0ρ=M ρN A (m 3),D 正确.3.(2016²陕西西安二模)目前专家们正在研究二氧化碳的深海处理技术.实验发现,在水深300 m 处,二氧化碳将变成凝胶状态,当水深超过2 500 m 时,二氧化碳会浓缩成近似固体的硬胶体.设在某状态下二氧化碳气体的密度为ρ,摩尔质量为M ,阿伏加德罗常数为N A ,将二氧化碳分子看成直径为D 的球⎝ ⎛⎭⎪⎫球的体积公式V 球=16πD 3,则在该状态下体积为V 的二氧化碳气体变成硬胶体后体积为________.解析:二氧化碳气体变成硬胶体后,可以看成是分子一个个紧密排列在一起的,故体积为V 的二氧化碳气体质量为m =ρV ;所含分子数为n =m MN A =ρVMN A ;变成硬胶体后体积为V ′=n ²16πD 3=πρVN A D 36M.答案:πρVN A D 36M在进行微观量与宏观量之间的换算的两点技巧(1)正确建立分子模型:固体和液体一般建立球体模型,气体一般建立立方体模型. (2)计算出宏观量所含物质的量,通过阿伏加德罗常数进行宏观量与微观量的转换与计算.考点二 布朗运动与分子热运动1.(多选)关于扩散现象,下列说法正确的是( ) A .温度越高,扩散进行得越快B .扩散现象是不同物质间的一种化学反应C .扩散现象是由物质分子无规则运动产生的D .扩散现象在气体、液体和固体中都能发生E.液体中的扩散现象是由于液体的对流形成的解析:选ACD.扩散现象与温度有关,温度越高,扩散进行得越快,选项A正确.扩散现象是由于分子的无规则运动引起的,不是一种化学反应,选项B错误、选项C正确、选项E错误.扩散现象在气体、液体和固体中都能发生,选项D正确.2.关于布朗运动,下列说法正确的是( )A.布朗运动就是液体分子的无规则运动B.布朗运动就是悬浮微粒的固体分子的无规则运动C.气体分子的运动是布朗运动D.液体中的悬浮微粒越大,布朗运动就越不明显解析:选 D.布朗运动是悬浮在液体中的固体颗粒的无规则运动,是液体分子无规则运动的表现,A、B错误.气体分子的运动不是布朗运动,C错误.布朗运动的剧烈程度与液体的温度以及颗粒的大小有关,液体中的悬浮微粒越大,布朗运动就越不明显,D正确.3.(多选)下列哪些现象属于热运动( )A.把一块平滑的铅板叠放在平滑的铝板上,经相当长的一段时间再把它们分开,会看到与它们相接触的面都变得灰蒙蒙的B.把胡椒粉末放入菜汤中,最后胡椒粉末会沉在汤碗底,但我们喝汤时尝到了胡椒的味道C.含有泥沙的水经一定时间会变澄清D.用砂轮打磨而使零件温度升高解析:选ABD.热运动在微观上是指分子的运动,如扩散现象,在宏观上表现为温度的变化,如“摩擦生热”、物体的热传递等,而水变澄清的过程是泥沙在重力作用下的沉淀,不是热运动,C错误.区别布朗运动与热运动应注意以下两点(1)布朗运动并不是分子的热运动.(2)布朗运动可通过显微镜观察,分子热运动不能用显微镜直接观察.考点三分子力、分子力做功和分子势能分子力和分子势能随分子间距变化的规律如下:[典例] (2016²东北三省三市联考)(多选)分子力比重力、引力等要复杂得多,分子势能跟分子间的距离的关系也比较复杂.图示为分子势能与分子间距离的关系图象,用r 0表示分子引力与分子斥力平衡时的分子间距,设r →∞时,E p =0,则下列说法正确的是( )A .当r =r 0时,分子力为零,E p =0B .当r =r 0时,分子力为零,E p 为最小C .当r 0<r <10r 0时,E p 随着r 的增大而增大D .当r 0<r <10r 0时,E p 随着r 的增大而减小 E .当r <r 0时,E p 随着r 的减小而增大解析 由E p -r 图象可知,r =r 0时,E p 最小,再结合F -r 图象知此时分子力为0,则A 项错误,B 项正确;结合F -r 图象可知,在r 0<r <10r 0内分子力表现为引力,在间距增大过程中,分子引力做负功分子势能增大,则C 项正确,D 项错误;结合F -r 图象可知,在r <r 0时分子力表现为斥力,在间距减小过程中,分子斥力做负功,分子势能增大,则E 项正确.答案 BCE判断分子势能变化的两种方法(1)利用分子力做功判断分子力做正功,分子势能减小;分子力做负功,分子势能增加.(2)利用分子势能E p与分子间距离r的关系图线判断如图所示,仅受分子力作用,分子动能和势能之和不变,根据E p变化可判知E k变化.而E p变化根据图线判断.但要注意此图线和分子力与分子间距离的关系图线形状虽然相似,但意义不同,不要混淆.1.(2016²海口模拟)(多选)两分子间的斥力和引力的合力F与分子间距离r的关系如图中曲线所示,曲线与r轴交点的横坐标为r0.相距很远的两分子在分子力作用下,由静止开始相互接近.若两分子相距无穷远时分子势能为零,下列说法正确的是( ) A.在r>r0阶段,F做正功,分子动能增加,势能减小B.在r<r0阶段,F做负功,分子动能减小,势能也减小C.在r=r0时,分子势能最小,动能最大D.在r=r0时,分子势能为零E.分子动能和势能之和在整个过程中不变解析:选ACE.由E p-r图可知:在r>r0阶段,当r减小时F做正功,分子势能减小,分子动能增加,故A正确;在r<r0阶段,当r减小时F做负功,分子势能增加,分子动能减小,故B错误;在r=r0时,分子势能最小,但不为零,动能最大,故C正确,D错误;在整个相互接近的过程中,分子动能和势能之和保持不变,故E正确.2.(2016²山东烟台二模)(多选)两个相距较远的分子仅在分子力作用下由静止开始运动,直至不再靠近.在此过程中,下列说法正确的是( )A.分子力先增大,后一直减小B.分子力先做正功,后做负功C.分子动能先增大,后减小D .分子势能先增大,后减小E .分子势能和动能之和不变解析:选BCE.两分子从较远靠近的过程分子力先表现为引力且先增大后减小,到平衡位置时,分子力为零,之后再靠近分子力表现为斥力且越来越大,A 选项错误;分子力先做正功后做负功,B 选项正确;分子势能先减小后增大,动能先增大后减小,C 选项正确、D 选项错误;只有分子力做功,分子势能和分子动能相互转化,总和不变,E 选项正确.考点四 实验:用油膜法估测分子大小1. 实验原理:利用油酸酒精溶液在平静的水面上形成单分子油膜,将油酸分子看作球形,测出一定体积油酸溶液在水面上形成的油膜面积,用d =VS计算出油膜的厚度,其中V 为一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积,S 为油膜面积,这个厚度就近似等于油酸分子的直径.2.实验器材:盛水浅盘、滴管(或注射器)、试剂瓶、坐标纸、玻璃板、痱子粉(或细石膏粉)、油酸酒精溶液、量筒、彩笔.3.实验步骤:(1)取1 mL(1 cm 3)的油酸溶于酒精中,制成200 mL 的油酸酒精溶液.(2)往边长为30~40 cm 的浅盘中倒入约2 cm 深的水,然后将痱子粉(或细石膏粉)均匀地撒在水面上.(3)用滴管(或注射器)向量筒中滴入n 滴配制好的油酸酒精溶液,使这些溶液的体积恰好为1 mL ,算出每滴油酸酒精溶液的体积V 0=1nmL.(4)用滴管(或注射器)向水面上滴入一滴配制好的油酸酒精溶液,油酸就在水面上慢慢散开,形成单分子油膜.(5)待油酸薄膜形状稳定后,将一块较大的玻璃板盖在浅盘上,用彩笔将油酸薄膜的形状画在玻璃板上.(6)将画有油酸薄膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上,算出油酸薄膜的面积.(7)据油酸酒精溶液的浓度,算出一滴溶液中纯油酸的体积V ,据一滴油酸的体积V 和薄膜的面积S ,算出油酸薄膜的厚度d =V S,即为油酸分子的直径.比较算出的分子直径,看其数量级(单位为m)是否为10-10m ,若不是10-10m 需重做实验.4.实验时应注意的事项:(1)油酸酒精溶液的浓度应小于11 000.(2)痱子粉的用量不要太大,并从盘中央加入,使粉自动扩散至均匀.(3)测1滴油酸酒精溶液的体积时,滴入量筒中的油酸酒精溶液的体积应为整毫升数,应多滴几毫升,数出对应的滴数,这样求平均值误差较小.(4)浅盘里水离盘口面的距离应较小,并要水平放置,以便准确地画出薄膜的形状,画线时视线应与板面垂直.(5)要待油膜形状稳定后,再画轮廓.(6)利用坐标纸求油膜面积时,以边长为1 cm的正方形为单位,计算轮廓内正方形的个数,不足半个的舍去.大于半个的算一个.5.可能引起误差的几种原因:(1)纯油酸体积的计算引起误差.(2)油膜面积的测量引起的误差主要有两个方面:①油膜形状的画线误差;②数格子法本身是一种估算的方法,自然会带来误差.1.(2016²湖北三校联考)在“油膜法估测油酸分子的大小”实验中,有下列实验步骤:①往边长约为40 cm的浅盘里倒入约2 cm深的水,待水面稳定后将适量的痱子粉均匀地撒在水面上.②用注射器将事先配好的油酸酒精溶液滴一滴在水面上,待薄膜形状稳定.③将画有油膜形状的玻璃板平放在坐标纸上,计算出油膜的面积,根据油酸的体积和面积计算出油酸分子直径的大小.④用注射器将事先配好的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中,记下量筒内每增加一定体积时的滴数,由此计算出一滴油酸酒精溶液的体积.⑤将玻璃板放在浅盘上,然后将油膜的形状用彩笔描绘在玻璃板上.完成下列填空:(1)上述步骤中,正确的顺序是_____.(填写步骤前面的数字)(2)将1 cm3的油酸溶于酒精,制成300 cm3的油酸酒精溶液,测得1 cm3的油酸酒精溶液有50滴.现取一滴该油酸酒精溶液滴在水面上,测得所形成的油膜的面积是0.13 m2.由此估算出油酸分子的直径为________ m.(结果保留1位有效数字)解析:(1)依据实验顺序,首先配置混合溶液,然后在浅盘中放水和痱子粉,将一滴溶液滴入浅盘中,将玻璃板放在浅盘上获取油膜形状,最后用已知边长的坐标纸上的油膜形状来计算油膜的总面积,故正确的操作顺序为④①②⑤③;(2)一滴油酸酒精溶液的体积为V=1 cm3300³50=SD,其中S=0.13 m2,故油酸分子直径D =V S =1³10-6m 3300³50³0.13 m 2=5³10-10m. 答案:(1)④①②⑤③ (2)5³10-102.(1)现有按酒精与油酸的体积比为m ∶n 配制好的油酸酒精溶液,用滴管从量筒中取体积为V 的该种溶液,让其自由滴出,全部滴完共N 滴.把一滴这样的溶液滴入盛水的浅盘中,由于酒精溶于水,油酸在水面上展开,稳定后形成单分子油膜的形状如图所示,已知坐标纸上每个小方格面积为S .根据以上数据可估算出油酸分子直径为d =________;(2)若已知油酸的密度为ρ,阿伏加德罗常数为N A ,油酸的分子直径为d ,则油酸的摩尔质量为________.解析:(1)一滴油酸酒精溶液里含油酸的体积为:V 1=nV m +n N,油膜的总面积为8S ; 则油膜的厚度即为油酸分子直径,即d =V 18S =nV 8S m +n N(2)一个油酸分子的体积:V ′=16πd 3,则油酸的摩尔质量为M =ρN A V ′=16πρN A d 3. 答案:(1)nV 8S m +n N (2)πρN A d 363.在“用油膜法估测分子的大小”的实验中,所用油酸酒精溶液的浓度为每104mL 溶液中有纯油酸6 mL ,用注射器测得1 mL 上述溶液为75滴.把1滴该溶液滴入盛水的浅盘里,待水面稳定后,将玻璃板放在浅盘上,用彩笔在玻璃板上描出油膜的轮廓,再把玻璃板放在坐标纸上,其形状和尺寸如图所示,坐标中正方形方格的边长为1 cm.则(1)油酸薄膜的面积是________cm 2.(2)每滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积是________mL.(取一位有效数字)(3)按以上实验数据估测出油酸分子直径约为________m .(取一位有效数字)解析:(1)根据数方格数的原则“多于半个的算一个,不足半个的舍去”可查出共有115个方格,故油膜的面积:S =115³1 cm 2=115 cm 2.(2)一滴油酸酒精溶液的体积:V ′=175mL ,一滴油酸酒精溶液中含纯油酸的体积: V =6104V ′=8³10-6mL. (3)油酸分子的直径:d =V S =8³10-12115³10-4 m =7³10-10 m. 答案:(1)115±3 (2)8³10-6 (3)7³10-10课时规范训练[基础巩固题组]1.(多选)以下关于分子动理论的说法中正确的是( )A .物质是由大量分子组成的B .-2 ℃时水已经结为冰,部分水分子已经停止了热运动C .随分子间距离的增大,分子势能可能先减小后增大D .分子间的引力与斥力都随分子间距离的增大而减小解析:选ACD.物质是由大量分子组成的,A 正确;分子是永不停息地做无规则运动的,B 错误;在分子间距离增大时,如果先是分子力做正功,后是分子力做负功,则分子势能是先减小后增大的,C 正确;分子间的引力与斥力都随分子间距离的增大而减小,但斥力变化得快,D 正确.2.下列叙述正确的是( )A .只要知道水的摩尔质量和水分子的质量,就可以计算出阿伏加德罗常数B .只要知道气体的摩尔体积和阿伏加德罗常数,就可以算出气体分子的体积C .悬浮在液体中的固体颗粒越大,布朗运动就越明显D .当分子间的距离增大时,分子间的引力变大而斥力减小解析:选A.水的摩尔质量除以水分子的质量就等于阿伏加德罗常数,选项A 正确;气体分子间的距离很大,气体的摩尔体积除以阿伏加德罗常数得到的不是气体分子的体积,选项B 错误;布朗运动与固体颗粒大小有关,颗粒越大,布朗运动越不明显,选项C 错误;当分子间距离增大时,分子间的引力和斥力都减小,选项D 错误.3.(多选)1 g 100 ℃的水和1 g 100 ℃的水蒸气相比较,下列说法正确的是( ) A.分子的平均动能和分子的总动能都相同B.分子的平均动能相同,分子的总动能不同C.内能相同D.1 g 100 ℃的水的内能小于1 g 100 ℃的水蒸气的内能解析:选AD.温度相同则它们的分子平均动能相同;又因为1 g水和1 g水蒸气的分子数相同,因而它们的分子总动能相同,A正确、B错误;当100 ℃的水变成100 ℃的水蒸气时,分子间距离变大,分子力做负功、分子势能增加,该过程吸收热量,所以 1 g 100 ℃的水的内能小于1 g 100 ℃的水蒸气的内能,C错误、D正确.4.(多选)下列关于布朗运动的说法,正确的是( )A.布朗运动是液体分子的无规则运动B.液体温度越高,悬浮粒子越小,布朗运动越剧烈C.布朗运动是由于液体各个部分的温度不同而引起的D.布朗运动是由液体分子从各个方向对悬浮粒子撞击作用的不平衡引起的解析:选BD.布朗运动是悬浮颗粒的无规则运动,A错误.温度越高、颗粒越小,布朗运动越剧烈,B正确.布朗运动是由液体分子撞击的不平衡引起的,间接反映了液体分子的无规则运动,C错误、D正确.5.(多选)下列说法正确的是( )A.显微镜下观察到墨水中的小炭粒在不停地做无规则运动,这反映了液体分子运动的无规则性B.分子间的相互作用力随着分子间距离的增大,一定先减小后增大C.分子势能随着分子间距离的增大,可能先减小后增大D.在真空、高温条件下,可以利用分子扩散向半导体材料掺入其他元素E.当温度升高时,物体内每一个分子热运动的速率一定都增大解析:选ACD.根据布朗运动的定义,显微镜下观察到墨水中的小炭粒在不停地做无规则运动,不是分子运动,是小炭粒的无规则运动.但却反映了小炭粒周围的液体分子运动的无规则性,A正确.分子间的相互作用力随着分子间距离的增大,可能先增大后减小,也可能一直减小,B错误.由于分子间的距离不确定,故分子势能随着分子间距离的增大,可能先减小后增大,也可能一直增大,C正确.由扩散现象可知,在真空、高温条件下,可以利用分子扩散向半导体材料掺入其他元素,D正确.当温度升高时,分子的热运动加剧,但不是物体内每一个分子热运动的速率都增大,E错误.6.如图所示是分子间作用力和分子间距离的关系图线,关于图线下面说法正确的是( )A.曲线a是分子间引力和分子间距离的关系曲线B.曲线b是分子间作用力的合力和分子间距离的关系曲线C.曲线c是分子间斥力和分子间距离的关系曲线D.当分子间距离r>r0时,曲线b对应的力先减小,后增大解析:选B.在F-r图象中,随着距离的增大,斥力比引力变化得快,所以a为斥力曲线,c为引力曲线,b为合力曲线,故A、C错误,B正确;当分子间距离r>r0时,曲线b 对应的力先增大,后减小,故D错误.7.(多选)当两分子间距为r0时,它们之间的引力和斥力大小相等.关于分子之间的相互作用,下列说法正确的是( )A.当两个分子间的距离等于r0时,分子势能最小B.当两个分子间的距离小于r0时,分子间只存在斥力C.在两个分子间的距离由很远逐渐减小到r=r0的过程中,分子间作用力的合力先增大后减小D.在两个分子间的距离由很远逐渐减小到r=r0的过程中,分子间作用力的合力一直增大E.在两个分子间的距离由r=r0逐渐减小的过程中,分子间作用力的合力一直增大解析:选ACE.两个分子间的距离等于r0时,分子力为零,分子势能最小,选项A正确;两分子之间的距离小于r0时,它们之间既有引力又有斥力的作用,而且斥力大于引力,作用力表现为斥力,选项B错误;当分子间距离等于r0时,它们之间引力和斥力的大小相等、方向相反,合力为零,当两个分子间的距离由较远逐渐减小到r=r0的过程中,分子间作用力的合力先增大后减小,表现为引力,选项C正确,D错误;两个分子间的距离由r=r0开始减小的过程中,分子间作用力的合力一直增大,表现为斥力,选项E正确.8.在做“用油膜法估测分子的大小”的实验中:(1)关于油膜面积的测量方法,下列说法中正确的是( )A.油酸酒精溶液滴入水中后,要立刻用刻度尺去量油膜的面积B.油酸酒精溶液滴入水中后,要让油膜尽可能地散开,再用刻度尺去量油膜的面积C.油酸酒精溶液滴入水中后,要立即将油膜的轮廓画在玻璃板上,再利用坐标纸去计算油膜的面积D.油酸酒精溶液滴入水中后,要让油膜尽可能散开,等到状态稳定后,再把油膜的轮廓画在玻璃板上,用坐标纸去计算油膜的面积(2)实验中,将1 cm 3的油酸溶于酒精,制成200 cm 3的油酸酒精溶液,又测得1 cm 3的油酸酒精溶液有50滴,现将1滴溶液滴到水面上,水面上形成0.2 m 2的单分子薄层,由此可估算油酸分子的直径d =________ m.解析:(1)在做“用油膜法估测分子的大小”的实验中,油酸酒精溶液滴在水面上,油膜会散开,待稳定后,再在玻璃板上画下油膜的轮廓,用坐标纸计算油膜面积,故选D.(2)一滴油酸酒精溶液里含纯油酸的体积V =1200³150 cm 3=10-10 m 3.油酸分子的直径d =V S =10-100.2m =5³10-10 m. 答案:(1)D (2)5³10-10[综合应用题组]9.(多选)如图所示,纵坐标表示两个分子间引力、斥力的大小,横坐标表示两个分子间的距离,图中两条曲线分别表示两分子间引力、斥力的大小随分子间距离的变化关系,e 为两曲线的交点,则下列说法中正确的是( )A .ab 为斥力曲线,cd 为引力曲线,e 点横坐标的数量级为10-10 m B .ab 为引力曲线,cd 为斥力曲线,e 点横坐标的数量级为10-10 m C .若两个分子间距离增大,则分子势能也增大D .由分子动理论可知,温度相同的氢气和氧气,分子平均动能相同E .质量和温度都相同的氢气和氧气(视为理想气体),氢气的内能大解析:选BDE.分子引力和分子斥力都会随着分子间距离的增大而减小,只是斥力减小得更快,所以当分子间距离一直增大,最终分子力表现为引力,即ab 为引力曲线,cd 为斥力曲线,二者相等即平衡时分子距离数量级为10-10 m ,A 错误,B 正确.若两个分子间距离增大,如果分子力表现为引力,则分子力做负功,分子势能增大,若分子力表现为斥力,分子力做正功,分子势能减小,C 错误.分子平均动能只与温度有关,即温度相等时,氢气和氧气分子平均动能相等,D 正确,若此时质量相同,则氢气分子数较多,因此氢气内能大,E 正确.10.近期我国多个城市的PM2.5数值突破警戒线,受影响最严重的是京津冀地区,雾霾笼罩,大气污染严重.PM2.5是指空气中直径等于或小于2.5微米的悬浮颗粒物,其漂浮在空中做无规则运动,很难自然沉降到地面,吸入后对人体形成危害.矿物燃料燃烧的排放是形成PM2.5的主要原因.下列关于PM2.5的说法中正确的是( )。